Il existe de nombreux appareils sur le marché avec lesquels vous pouvez suivre l'état d'un animal enfermé dans un appartement ou une maison. L'inconvénient de ces appareils est leur stationnarité. Bien sûr, si, par exemple, le chien est dans la même pièce, ce n'est pas un problème, mais si elle se déplace dans la maison, et éventuellement sur le site, pour surveiller son état, vous devez installer des caméras dans toute la maison / l'appartement / le site.
Afin de ne pas être accroché aux caméras, le Master a fabriqué un appareil mobile contrôlé à distance par un smartphone.
Outils et matériaux:
-Arduino Uno;
-Raspberry Pi;
-CNC Shield;
- Pilote de moteur pas à pas A4988 - 4 pièces;
-Caméra Pi;
-Capteur de distance ultrasonique;
-AKB 11,1 V;
-Moteur pas à pas NEMA 17 - 2 pièces;
- Stabilisateur de tension UBEC 5V;
-Jantes d'un diamètre de 7 cm - 2 pièces;
- Rouleaux -2 pièces;
-Fixations;
-Ordinateur avec logiciel;
-Imprimante 3D;
-Acryl;
-Coupe laser;
Première étape: projet
Au début, l'appareil a été conçu dans le cadre du programme Fusion 360. Le robot présente les caractéristiques suivantes:
-Il peut être contrôlé via l'application sur Internet. Cela permet à l'utilisateur de se connecter à le robot de n'importe où dans le monde.
-Une caméra intégrée qui diffuse la vidéo sur un smartphone aide l'utilisateur à se déplacer dans la maison et à interagir avec l'animal.
-Bol supplémentaire pour les friandises, avec lequel vous pouvez donner à votre animal une friandise.
Le Raspberry Pi est ici utilisé pour se connecter à Internet car il dispose d'un module Wi-Fi intégré.
Arduino est utilisé pour commander des moteurs pas à pas.
Deuxième étape: impression 3D, découpe laser
Certaines pièces qui sont utilisées dans ce projet, le maître a commandé dans l'atelier. Ils ont d'abord été modélisés dans le Fusion 360, puis fabriqués à l'aide d'une imprimante 3D et d'un cutter laser.
Pièces d'impression 3D:
Support pas à pas x 2 pcs.
Support pour système de vision x 1 pc.
Entretoise électronique x 4 pièces.
Entretoise verticale x 4 pièces.
Renfort de châssis x 2 pièces.
Traiter le couvercle du bol x 1 pièce.
Traiter le bol x 1 pc.
Support pas à pas arrière x 1 pc.
Disque d'enroulement x 1 pc.
Pièces de découpe laser
Panneau inférieur x 1 pc.
Panneau supérieur x 1 pc.
Un dossier archivé contenant tous les fichiers STL et les fichiers de découpe laser se trouve ci-dessous.
3dprints.rar
lasercutting.pdf
Troisième étape: créer la plate-forme
Dès que tous les détails sont imprimés et découpés, le maître commence l'assemblage. Le support de moteur pas à pas conçu est conçu pour le modèle NEMA 17. Passez l'arbre du moteur dans le trou et fixez le moteur en place avec les vis de fixation. Après cela, les deux moteurs doivent être solidement fixés aux supports.
Des boulons M4 sont utilisés pour fixer les supports au panneau inférieur découpé au laser.Avant de les fixer avec des écrous, il est nécessaire de renforcer les bandes de renforcement.
Le panneau acrylique a deux sections coupées sous les roues. Les roues utilisées ont un diamètre de 7 cm et sont livrées avec des vis de réglage fixées sur des arbres pas à pas de 5 mm. Assurez-vous que les roues sont fermement fixées et ne tournent pas sur l'arbre.
Pour faire bouger le châssis en douceur, les rouleaux sont installés devant et derrière l'appareil. Cela empêche non seulement le robot de basculer, mais vous permet également de faire pivoter librement le châssis dans toutes les directions. Les rouleaux sont disponibles en différentes tailles, en particulier, ils ont été livrés avec une vis rotative, qui a été fixée à la base. Pour ajuster la hauteur, le maître a utilisé des entretoises.
Quatrième étape: électronique
Vous pouvez maintenant procéder à l'installation de la partie électronique. Les trous dans le panneau acrylique sont alignés avec les trous de montage de l'Arduino et du Raspberry Pi. À l'aide de supports imprimés en 3D, l'électronique est montée juste au-dessus des panneaux en acrylique de sorte que tout le câblage excédentaire est soigneusement caché en dessous. Arduino et Raspberry Pi sont fixés avec des écrous et boulons M3. Après avoir fixé l'Arduino, le pilote du moteur pas à pas est installé et les fils sont connectés dans la configuration suivante:
Moteur gauche au port axe X du conducteur
Moteur droit au pilote de l'axe bâbord Y
Une fois les moteurs pas à pas connectés, il connecte l'Arduino au Raspberry Pi à l'aide du câble USB Arduino, tandis que l'avant du robot est le côté sur lequel le Raspberry Pi est installé.
La principale source d'information pour le robot observateur est la vision. L'assistant a décidé d'utiliser une Picamera compatible Raspberry Pi pour diffuser de la vidéo à l'utilisateur sur Internet. Un capteur de distance à ultrasons est également installé pour éviter les obstacles lorsque le robot fonctionne de manière autonome. Les deux capteurs sont fixés au support avec des vis.
Picamera se branche sur le port Raspberry Pi. Le capteur à ultrasons est connecté comme suit:
Capteur à ultrasons VCC - Bouclier CNC 5V
GND - GND
Goupille de verrouillage d'extrémité TRIG à X +
ECHO - Ecran CNC Y + broche de butée
Cinquième étape: installer le haut
Fixe le caméscope à l'avant du panneau supérieur. Un moteur pas à pas est fixé à l'arrière. Il ouvrira le couvercle du récipient avec une friandise.
Fixe quatre racks au panneau inférieur. Sur des supports, fixe le panneau acrylique supérieur. Attache une tasse au panneau.
Installe le couvercle. Le couvercle s'ouvre simplement. Une bobine est montée sur l'arbre du moteur pas à pas supérieur. Une ligne de pêche s'enroule autour du moulinet. La deuxième extrémité de la ligne de pêche est fixée au couvercle. Lorsque le moteur commence à tourner, la ligne de pêche s'enroule sur le tambour et le couvercle s'ouvre.
Sixième étape: le cloud
Ensuite, vous devez créer des bases de données pour le système afin de pouvoir communiquer avec le robot à partir de votre application mobile de n'importe où dans le monde. Cliquez sur le lien suivant (Google Firebase) qui vous mènera au site Firebase (connexion avec votre compte Google). Cliquez sur le bouton Démarrer pour accéder à la console Firebase. Ensuite, vous devez créer un nouveau projet en cliquant sur "Ajouter un projet" et remplir les lignes d'exigences (nom, données, etc.) Terminer en cliquant sur le bouton "Créer un projet".
Sélectionnez "base de données" dans le menu de gauche. Ensuite, cliquez sur le bouton "Créer une base de données", sélectionnez l'option "mode test". Définissez la «base de données en temps réel» au lieu du «cloud firestore» en cliquant sur le menu déroulant en haut. Sélectionnez l'onglet «règles» et changez «faux» en «vrai». Ensuite, vous devez cliquer sur l'onglet «données» et copier l'URL de la base de données.
La dernière chose à faire est de cliquer sur l'icône d'engrenage à côté de l'aperçu du projet, puis dans "Paramètres du projet", sélectionnez l'onglet "Comptes de service", enfin cliquez sur "Secrets de base de données" et notez le code sécurisé de votre base de données. En complétant cette étape, vous avez réussi à créer votre base de données cloud, accessible depuis votre smartphone et avec le Raspberry Pi.
Septième étape: application pour smartphone
La partie suivante est une application pour smartphone. L'assistant a décidé d'utiliser MIT App Inventor pour créer sa propre application. Pour utiliser l'application créée, ouvrez d'abord le lien suivant (MIT App Inventor)qui mènera à leur page Web. Cliquez ensuite sur «créer des applications» en haut de l'écran et connectez-vous à votre compte Google.
Ensuite, vous devez télécharger le fichier répertorié ci-dessous.Ouvrez l'onglet «projets» et cliquez sur «Importer un projet (.aia) depuis mon ordinateur», puis sélectionnez le fichier que vous venez de télécharger et cliquez sur «OK». Dans la fenêtre du composant, faites défiler vers le bas jusqu'à ce que vous voyez "FirebaseDB1", cliquez dessus et changez "FirebaseToken", "FirebaseURL" aux valeurs qui ont été copiées ci-dessus. Une fois ces étapes terminées, vous pouvez télécharger et installer l'application. Vous pouvez télécharger l'application directement sur votre téléphone en cliquant sur l'onglet «Build» et en cliquant sur «App (fournir le code QR pour .apk)», puis en scannant le code QR depuis votre smartphone ou en cliquant sur «App (enregistrer .apk sur mon ordinateur)»
IOT_pet_monitoring_system.rar
Étape huit: Programmation Raspberry Pi
Le Raspberry Pi est utilisé pour deux raisons principales.
Il transfère le flux vidéo en direct du robot vers le serveur Web. Ce flux peut être visualisé par l'utilisateur à l'aide d'une application mobile.
Il lit les commandes mises à jour dans la base de données Firebase et demande à l'Arduino d'effectuer les tâches nécessaires.
Il existe déjà un guide détaillé que vous pouvez trouver pour configurer votre Raspberry Pi pour la diffusion en direct. ici. Les instructions se résument à trois commandes simples. Allumez le Raspberry Pi, ouvrez un terminal et entrez les commandes suivantes.
git clone https://github.com/silvanmelchior/RPi_Cam_Web_Interface.git
cd RPi_Cam_Web_Interface
./install.shUne fois l'installation terminée, redémarrez Pi et vous pouvez accéder au flux en recherchant l'adresse http: // IP de votre Pi dans n'importe quel navigateur Web.
Après avoir configuré la diffusion en direct, vous devrez télécharger et installer certaines bibliothèques afin de pouvoir utiliser la base de données cloud. Ouvrez le terminal sur votre Pi et entrez les commandes suivantes:
demandes d'installation sudo pip == 1.1.0
sudo pip installe python-firebaseTéléchargez le fichier python ci-dessous et enregistrez-le sur votre Raspberry Pi. Dans la quatrième ligne de code, remplacez le port COM par le port auquel l'Arduino est connecté. Remplacez ensuite l'URL de la ligne 8 par l'URL Firebase dont vous avez parlé précédemment. Enfin, exécutez le programme via le terminal. Ce programme reçoit des commandes d'une base de données cloud et les transfère à Arduino via une connexion série.
iot_pet_monitor_serial_transfer.py
Étape neuf: programmation Arduino
Arduino reçoit un signal de Pi et donne la commande aux actionneurs d'effectuer les tâches nécessaires. Téléchargez le code Arduino ci-dessous et téléchargez-le sur Arduino. Après avoir programmé l'Arduino, connectez-le à l'un des ports USB du Pi à l'aide d'un câble USB dédié.
final.rar
Dixième étape: nutrition
L'appareil fonctionnera sur une batterie au lithium polymère. L'alimentation de la batterie va directement à l'écran CNC pour alimenter les moteurs et, sur l'autre bus, à l'UBEC 5 volts, pour alimenter le Raspberry Pi via des broches GPIO. Le 5 V de l'UBEC est connecté à la broche 5 V du Raspberry Pi et le GND de l'UBEC est connecté à la broche GND du Pi.
Étape onze: se connecter
L'interface de l'application vous permet de contrôler le robot d'observation, ainsi que de diffuser des émissions en direct à partir de la caméra intégrée. Pour vous connecter au robot, vous devez vous assurer que vous disposez d'une connexion Internet stable, puis entrez simplement l'adresse IP du Raspberry Pi dans la zone de texte et cliquez sur le bouton de mise à jour. Après cela, une diffusion en direct apparaîtra sur l'écran, et il sera possible de contrôler diverses fonctions du robot.
Maintenant que le robot d'observation des animaux est entièrement assemblé, vous pouvez remplir le bol d'une friandise pour les chiens.
Selon le maître, dès que le chien a surmonté la peur initiale de cet objet en mouvement, elle a chassé le bot autour de la maison. La caméra embarquée offre une bonne vue grand angle de l'environnement.
