可以噴灑微滴酒精的小型機(jī)器人構(gòu)建

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1 / 3 ?拆卸前

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電池盒

核心 2 無法為兩個(gè)電機(jī)提供足夠的電力。我們需要一個(gè)單獨(dú)的電池來驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。我為 2x 18650 選擇電池盒。這將連接到直流電機(jī)模塊。您必須使用 3.7 V 的電池來驅(qū)動(dòng) UV-C 模塊。我沒有這個(gè)的照片。您可以選擇任何您喜歡的電池盒。

機(jī)器人框架

因?yàn)槲覀兪褂脴犯唠姍C(jī)，所以我選擇使用樂高構(gòu)建機(jī)器人框架。如果你不是樂高迷。您可以根據(jù)可用的材料和想象力選擇任何電機(jī)和框架。這是我使用樂高的機(jī)器人框架的圖片。

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傳感器

在這個(gè)項(xiàng)目中使用了四個(gè)傳感器，兩個(gè)在前面用于跌倒檢測和碰撞檢測，另外兩個(gè)在后面。我使用兩種不同類型的紅外傳感器進(jìn)行跌倒檢測和碰撞。如圖所示。

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使其與樂高兼容。我把樂高板貼在傳感器的背面。對于這個(gè)技巧，您可以使用小塑料蓋作為盒子的家用電燈開關(guān)。

完成所有接線并安裝所有傳感器、組件。這是消毒機(jī)器人的最終說明。

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軟件實(shí)施

軟件實(shí)現(xiàn)有很多部分。了解更多概念。您可能需要開始學(xué)習(xí)這兩個(gè)教程

• 了解有關(guān)此項(xiàng)目中使用的 AWS IOT 概念和工具的更多信息。

https://iot-esp32.workshop.aws/en/introduction.html

• 了解有關(guān)許多 AWS 服務(wù)流程的更多信息。

https://iot-esp32.workshop.aws/en/module3.html

更完整的源碼請到github https://github.com/wtos03/HealthySpaces

我將僅提取一些代碼片段以進(jìn)行解釋。

網(wǎng)頁

該頁面將用于注冊工作區(qū)，如下圖所示

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用戶開始選擇注冊地點(diǎn)。此選項(xiàng)菜單將幫助將名稱轉(zhuǎn)換為 AWS IOT 中使用的事物名稱。

<select name="roomNames" >
            <option value="0123a8024945e75c01">    Binary Roomoption>
            <option value="TT">    Analog Roomoption>
select>

用戶輸入姓名并按注冊按鈕后。網(wǎng)頁將發(fā)布帶有 Jason 格式數(shù)據(jù)的請求（工作空間狀態(tài)的名稱和 wsOccupancy 標(biāo)志）以預(yù)定義 Web API 影子狀態(tài)（參見 url：下面）

$("#register").click(function(event){
 
            currentvalue = document.getElementById('register').innerHTML;
            yourName = document.getElementById('name').value;
             
            // trying to add the value from text box 
            thingName = document.getElementById("roomNames").value;
            console.log(thingName);
            var mydata={"action":"on","wsOccupancy":true,"userName":yourName, "thingname":thingName};
            console.log(mydata);
            document.getElementById("status").innerHTML= `Workspace Usage : ${yourName}`;
            document.getElementById("status").setAttribute("class","button is-rounded is-large is-fullwidth is-loading");
            $.ajax( {
                type: 'POST',
                url:'https://u2gtqb6j39.execute-api.us-west-2.amazonaws.com/Dev/shadow-state',
                contentType: 'application/json',
                crossDomain: true,
                processData: false,
                dataType: "json",
                data: JSON.stringify(mydata),
                success:function(data) {
                console.log(" on success");
                document.getElementById("status").setAttribute("class","button is-success is-rounded is-large is-fullwidth");
                },
                error:function(data) {
                    console.log(" on fail;");
                    document.getElementById("status").setAttribute("class","button is-success is-rounded is-large is-fullwidth");
                }
            });
        });

如果用戶按下 Finished 按鈕，wsOccupancy 標(biāo)志將設(shè)置為 false 并發(fā)布到與注冊過程相同的 API。

如果用戶按下 Occupy 按鈕來檢查 Workspace 的狀態(tài)，網(wǎng)頁將向預(yù)定義的 Web API 影子狀態(tài)發(fā)送獲取請求。此 API 將返回可用或已占用的工作區(qū)狀態(tài)。

$("#status").click(function(event){
            console.log("Checking Workspace status");
            //check the status of Shadow
            // thingName = "ESP32"
            thingName = document.getElementById("roomNames").value;
            console.log(`thingname=${thingName}`);
            $.ajax( {
              type: 'GET',
               url:'https://u2gtqb6j39.execute-api.us-west-2.amazonaws.com/Dev/shadow-state',
               contentType: 'application/json',
               crossDomain: true,
               processData: false,
               dataType: "json",
               data: `thingname=${thingName}`,
               success:function(data) {
                console.log("success");
                console.log(data.status);
                document.getElementById("status").innerHTML=data.status;
                if (data.status == "Available" )
                {
                  document.getElementById("status").setAttribute("class","button is-success is-rounded is-large is-fullwidth");
                }
                else{
            
                  document.getElementById("status").setAttribute("class","button is-danger is-rounded is-large is-fullwidth");
                }
               },
               error:function(data) {
                 console.log("error");
               }
            });
        });

靜態(tài)網(wǎng)頁的優(yōu)點(diǎn)是您可以在任何支持Javascript的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器下在本地網(wǎng)頁上運(yùn)行它。無需 Web 服務(wù)器托管此服務(wù)。但是要分享這個(gè)網(wǎng)頁，我們可以上傳到 S3 存儲(chǔ)桶并將它們標(biāo)記為靜態(tài)網(wǎng)頁。通過將此文件 (index.html) 上傳到 S3 存儲(chǔ)桶并啟用為靜態(tài)網(wǎng)站托管。定義公共訪問權(quán)限或僅特定組的權(quán)限。并復(fù)制 Bucket 網(wǎng)站端點(diǎn)以在網(wǎng)頁上使用。在這個(gè)例子中是

http://cleanws.com.s3-website-us-west-2.amazonaws.com

我們可以翻譯此 URL 以創(chuàng)建 QR 碼或放入 NFC 標(biāo)簽，以供人們來到工作區(qū)時(shí)訪問。

蘭普達(dá)功能

在創(chuàng)建 API 網(wǎng)關(guān)之前，我們需要先創(chuàng)建 Lampda。因?yàn)?API 需要 Lampda 函數(shù)名指向。

我們需要?jiǎng)?chuàng)建兩個(gè) Lampda 函數(shù)

• Shadow_Status_Check 此函數(shù)通過獲取 wsOccupancy 標(biāo)志的值來檢查 AWS IOT 的狀態(tài)。如果 true 將返回值“Occupied”以顯示在網(wǎng)頁上。如果 false 將返回值“可用”。該標(biāo)志將從報(bào)告的影子狀態(tài)中讀取。
• Shadow_Update 此函數(shù)使用 wsOccupancy 和 userName 的值更新 IOT 設(shè)備影子的狀態(tài)。

這些源代碼是用 python 3.8 編寫的。確保這兩個(gè)功能有權(quán)訪問 AWS IOT 服務(wù)（在左側(cè)的配置和權(quán)限選項(xiàng)卡下

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所有源代碼都位于 LampdaFunctions 目錄下

API網(wǎng)關(guān)

讓網(wǎng)頁輕松訪問 AWS IOT 服務(wù)。我們可以定義連接到 Lampda 函數(shù)的 API。Lampda 功能可以連接到 AWS IOT 服務(wù)。我們無法創(chuàng)建 Web API 來直接連接到 AWS IOT。（我不知道原因，但我認(rèn)為這是安全問題）要?jiǎng)?chuàng)建 API，您需要?jiǎng)?chuàng)建資源影子狀態(tài)和兩個(gè)方法 get 和 post。

“獲取方法”鏈接到“Shadow_Status_Check”Lampda 函數(shù)。

“發(fā)布方法”鏈接到“Shadow_Update Lampda”功能。

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AWS 物聯(lián)網(wǎng)

我們沒有在 AWS IOT 服務(wù)器上進(jìn)行太多配置。大多數(shù)在客戶端完成的任務(wù)都是由 CORE2 模塊完成的。確保正確設(shè)置所有配置和安全性。在開始這部分工作之前，請?jiān)?/font>https://edukit.workshop.aws/en/getting-started.html運(yùn)行這兩個(gè)教程 Cloud Connected Blinky 和 ??Smart Thermostat 。

ThingName 將使用每個(gè)設(shè)備唯一的設(shè)備 ID 自動(dòng)創(chuàng)建。

CORE 2 將開始連接 AWS IOT Shadow 服務(wù)并在數(shù)據(jù) userName 和 wsOccupancy 標(biāo)志上注冊增量更改

// register delta callback for workSpaceActuator and nameActuator
rc = aws_iot_shadow_register_delta(&iotCoreClient, &nameActuator);
if(SUCCESS != rc) {
ESP_LOGE(TAG, "Shadow Register userName Delta Error");
}
rc = aws_iot_shadow_register_delta(&iotCoreClient, &workSpaceActuator);
if(SUCCESS != rc) {
ESP_LOGE(TAG, "Shadow Register wsOccupancy Delta Error");
}

這兩個(gè) Actuator 將注冊回調(diào)函數(shù)，如下面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

jsonStruct_t nameActuator;
nameActuator.cb = userName_Callback;
nameActuator.pKey = "userName";
nameActuator.pData = &userName;
nameActuator.type = SHADOW_JSON_STRING;
nameActuator.dataLength =  MAX_NAME_LENGTH;

jsonStruct_t workSpaceActuator;
workSpaceActuator.cb = occupancy_Callback;
workSpaceActuator.pKey = "wsOccupancy";
workSpaceActuator.pData = &wsOccupancy;
workSpaceActuator.type = SHADOW_JSON_BOOL;
workSpaceActuator.dataLength = sizeof(bool);

計(jì)算開始和停止使用時(shí)間之間的時(shí)間差。我們需要先正確設(shè)置時(shí)間。為了方便設(shè)置和方便，我們使用 ntp 協(xié)議來設(shè)置時(shí)間，它在 ntptime.h 中定義并在 ntptime.c 中實(shí)現(xiàn)。當(dāng) CORE2 將 wsOccupancy 的更新 delta 狀態(tài)從 false 變?yōu)?true 時(shí)，CORE2 將在 LED 條上打開紅色，獲取 startUsagetime 并將 robotStatus 更改為“Stop Clean”

if (*(bool *)(pContext->pData)) //True mean workspace is used
{
Core2ForAWS_Sk6812_SetSideColor(SK6812_SIDE_LEFT, 0xFF0000);
Core2ForAWS_Sk6812_SetSideColor(SK6812_SIDE_RIGHT, 0xFF0000);
Core2ForAWS_Sk6812_Show();
// Add starttime
getTimeStructure(&startTime);
strftime(startUsageTime, sizeof(startUsageTime), "%c", &startTime);
ESP_LOGI(TAG, "The current date/time in Thailand is: %s", startUsageTime);
strcpy(robotStatus,"Stop Clean");
}

如果用戶使用完工作區(qū)。wsOccupancy 的 delta 標(biāo)志將從 true 變?yōu)?false，這將觸發(fā)獲取 stopUsageTime，以 HH:MM 格式計(jì)算時(shí)間差，停止 LED 條并將機(jī)器人狀態(tài)更改為“開始清潔”

else
{
Core2ForAWS_Sk6812_Clear();
Core2ForAWS_Sk6812_Show();
// Add stoptime
getTimeStructure(&stopTime);
strftime(stopUsageTime, sizeof(stopUsageTime), "%c", &stopTime);
ESP_LOGI(TAG, "The current date/time in Thailand is: %s", stopUsageTime);
// Find time difference
diffTimePeriod (stopTime,startTime,&diffTime);
sprintf(durationTime,"%d Hr: %d Min: %d Sec",diffTime.tm_hour,diffTime.tm_min,diffTime.tm_sec);
ESP_LOGI(TAG, "The workspace usage time  is: %s \n", durationTime);
strcpy(robotStatus,"Start Clean");
}

CORE2 將在第 461 行指定的每個(gè)特定時(shí)間發(fā)送報(bào)告設(shè)備影子

vTaskDelay(pdMS_TO_TICKS(1000));    Line 461

發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)庫

該數(shù)據(jù)庫將繼續(xù)使用工作區(qū)。一旦用戶完成使用工作區(qū)并且 CORE2 完成計(jì)算使用時(shí)間，我們將發(fā)布到 DB。您需要為保存的數(shù)據(jù)創(chuàng)建表，定義主鍵。有關(guān)更多信息，請?jiān)L問此網(wǎng)站以了解更多如何在 Dynamo DB 中存儲(chǔ)設(shè)備數(shù)據(jù)

https://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/iot-ddb-rule.html

要發(fā)布到數(shù)據(jù)庫，我們需要在左側(cè)的規(guī)則選項(xiàng)卡下定義規(guī)則來處理物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)。規(guī)則查詢將使用 SQL 語句開始發(fā)布到數(shù)據(jù)庫。這需要改進(jìn) SQL 語句以僅在用戶完成時(shí)發(fā)布。

SELECT state.reported.userName, state.reported.temperature, state.reported.startUsageTime, state.reported.stopUsagetime, state.reported.durationHandler FROM '$aws/things/0123a8024945e75c01/shadow/update/accepted'

機(jī)器人控制

這是我們從 aws_iot_task 注冊單獨(dú)進(jìn)程的另一個(gè)任務(wù)

xTaskCreatePinnedToCore(&robot_task, "robot_task", 2048, NULL, 3, NULL, 1);
xTaskCreatePinnedToCore(&aws_iot_task, "aws_iot_task", 4096*2, NULL, 5, NULL, 0);

robotStatus 標(biāo)志將用于控制機(jī)器人的狀態(tài)。如果用戶離開工作區(qū)，狀態(tài)將變?yōu)殚_始清潔，機(jī)器人將開始清潔，直到完成或其他用戶進(jìn)入。這部分尚未完全實(shí)施。當(dāng)機(jī)器人撞到東西或幾乎要??摔倒時(shí)，只需簡單的服務(wù)，如前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)和掉頭。實(shí)現(xiàn)機(jī)器人移動(dòng)算法需要更多的時(shí)間來開發(fā)和測試。

使用 i2c 協(xié)議的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在目錄組件 /dc-motor/m5-dcmotor.c 中實(shí)現(xiàn)

項(xiàng)目測試

因?yàn)槲业脑O(shè)備在截止日期前三天停止工作。（CORE2 無法重新編程。引導(dǎo)信息顯示 PSRAM 讀取錯(cuò)誤） 屏幕像這樣出現(xiàn)垃圾。

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我不能有視頻來展示項(xiàng)目的最終工作。但是在開發(fā)期間。所有功能（電機(jī)運(yùn)動(dòng)、傳感器。和打開設(shè)備的繼電器都已經(jīng)過測試并且運(yùn)行良好。除了 GPIO 有時(shí)會(huì)在傳感器上讀取錯(cuò)誤。

AWS 和 CORE2 之間的邏輯已經(jīng)過測試。當(dāng)用戶按下完成按鈕時(shí)機(jī)器人開始工作，并在發(fā)生新注冊時(shí)停止工作。唯一錯(cuò)過測試的一件事是在打開 UV-C 和酒精噴霧時(shí)進(jìn)行傳感器檢查。

正如您在此視頻中看到的，AWS 部件工作正常。

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以史為鑒

我從這個(gè)項(xiàng)目中學(xué)到了一些技巧。對其他人進(jìn)一步發(fā)展而不是再次嘗試和錯(cuò)誤將是有用的。

• CORE2 中的許多設(shè)備共享相同的 i2C 總線，這有時(shí)會(huì)導(dǎo)致問題。例如，我的直流電機(jī)控制和 MPU6886 協(xié)同工作有問題。
• 在項(xiàng)目快完成時(shí)升級(jí)開發(fā)環(huán)境或拉新庫是一個(gè)壞主意。這導(dǎo)致我的項(xiàng)目完全停止。我無法及時(shí)解決問題。
• 端口 ESP32 不是 5v 容差。不能直接連接 5 V 傳感器。
• FreeRtos 取決于任務(wù)計(jì)劃。這會(huì)影響您的實(shí)時(shí)操作。我在從輸入端口讀取值以及調(diào)整時(shí)間延遲或添加更多任務(wù)時(shí)遇到問題。我從讀取端口得到了不同的行為。
• AWS 中有很多安全設(shè)置。這給我?guī)砹撕芏鄦栴}，直到我決定打開所有安全性。這將是一個(gè)很大的安全漏洞。黑客可以使用您的 API 來管理 AWS IOT。我希望亞馬遜將在安全設(shè)置方面進(jìn)行更多改進(jìn)，使其集中且易于設(shè)置和理解

我希望你覺得這個(gè)項(xiàng)目很有用。建議復(fù)制并粘貼此項(xiàng)目的某些部分，以幫助您更快地開發(fā)項(xiàng)目。我會(huì)很高興聽到這個(gè)消息。謝謝你。

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