Emulating a Google Assistant on a RaspberryPi and Arduino Nano 33 BLE (TinyML)
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This project shows how to emulate IoT devices and control them remotely by voice using Alexa.
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Este post é uma continuação do ArduFarmBot: Controlando um tomateiro com a ajuda de um Arduino e Internet das coisas (IoT)
Na primeira parte do projeto, criamos uma estação local de controle e captura de informações, tais como temperatura, umidade relativa do ar, luminosidade e umidade do solo. Com base nesses dados, o ArduFarmBot decidia automaticamente a quantidade certa (e quando) o tomateiro deveria receber calor e água. A estação local de controle desenvolvida na Parte 1, também permitia a intervenção manual de um operador a fim de controlar tanto a bomba de água quanto a lâmpada elétrica. Nesta segunda parte, implementaremos uma abordagem “IoT” onde a”intervenção manual” também poderá ser feita remotamente via Internet. O diagrama de blocos mostra como faremos isso:
Note-se que os dados capturados serão enviados a um “serviço de armazenamento na nuvem” (no nosso caso Thinkspeak.com). Além disso, um website dedicado, o “Remote Control Page” mostrado no diagrama, irá monitorar e exibir esses dados em tempo quase real. Esta página também permitirá a ativação remota da bomba e da lâmpada.
Esta é a segunda e última parte de um projeto mais complexo, que explora a potencialidade de um robô seguidor de linha. Nesta etapa, aplicaremos conceitos de inteligência artificial na exploração de labirintos, implementando algoritmos que nos ajudarão a encontrar o caminho da saída mais curto e rápido.
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O objetivo deste projeto é construir um robô seguidor de linha com controle PID. Também usaremos um dispositivo Android para poder configurar mais facilmente os principais parâmetros (ganhos) da malha de controle.
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Descrição geral:
A idéia deste projecto é o desenvolvimento de um protótipo totalmente funcional para uma estação móvel usada na coleta de dados ambientais tais como: temperatura, umidade e luminosidade. Este protótipo foi desenvolvido somente para fins didáticos e fez parte de meu projeto final no curso de especialização do Coursera em parceria com a University of California, Irvine: “Uma Introdução à Programação da Internet of Things (IOT)“.
Considerações do projeto:
- O Rover será controlado remotamente por um dispositivo Android com capacidade Bluetooth. Os dados serão continuamente capturados e transmitidos independentemente se o Rover está parado ou em movimento.
- O usuário deve receber um feedback visual (streaming de vídeo ao vivo)
- Os dados capturados serão analisados através de um site público (neste caso: thingspeak.com)
- Os dados estarão disponíveis para os usuários em um formato gráfico e tabela
- Alarmes via Twitter serão gerados localmente pela estação ou pelo website
- O Rover terá capacidade autónoma para evitar obstáculos a fim de proteger-se em caso de mau controle por parte do usuário.
Opções de projeto:
Com base nos requisitos, inicialmente 2 opções foram consideradas para este projeto.
- Um único processador responsável por todas as tarefas, que neste caso deveria ser um Raspberry Pi.
- Um processador dual , sendo as funções divididos entre eles ( Arduino e RPI ) :
- Processor 1: RPi
- Captura de dados
- Comunicação com a Web
- Transmissão de vídeo
- Envío de mensagens via mídia social
- Processor 2: Arduino
- Controle dos motores (movimento e posicionamento da câmera)
- Evasão de obstáculos
- Comunicação com o controle remoto
- Processor 1: RPi
Em termos de custos, utilizar 2 processadores é de fato menos custoso do que a opção de um único processador. Isso ocorre porque o Arduino é um item muito barato e portanto mais acessível que a opção de “Servo Hat”, necessária para o RPi controlar os servos de maneira adequada. Outra diferença é o módulo de BT. Para o Arduino, um módulo barato como o HC – 06 BT 3.0 é suficiente, sendo que o mesmo custa a metade do preço do “BT Dongle” a ser adicionado ao Rpi. Assim,a opção escolhida foi o projeto com processador dual.
Depois de um longo e tenebroso inverno, vamos ao projeto de verdade! Afinal, já era sem tempo! O circuito como comentado em meu post anterior:
será baseado no Arduino MEGA, alguns potenciômetros, botões e LEDS para o “painel de controle local”.
Um modulo HC-06 conectará o braço, via rede Bluetooth, com um celular Android (controle em modo remoto).
Uma rede sem fio local (e pessoal) porreta é sem dúvida a Bluetooth (BT). Hoje em nosso dia-a-dia é comum encontrar-nos com celulares, aparelhos de som, cameras, etc., entrelaçados com a ajuda da famosa “luzinha azul”
No mundo do IoT e da automação em geral, é muito comum deparar-nos com controles remotos via celulares utilizando tecnologia BT. Isso é devido a 2 componentes básicos mas muito importantes:
- Plataforma de desenvolvimento para OS ANDROID
- Módulos BT baratos e acessíveis (Como por exemplo o HC-06)
Neste tutorial, vou desenvolver algumas idéias de como controlar as saídas de um Arduíno através de um celular de maneira a mover um Robot, acionar lâmpadas em uma casa, etc.
No mercado é comum encontrar módulos de BT 3.0 “Master-Slave” como o HC-05 e “Slaves” como o HC-06. Já mais recentemente, apareceram os HC-08 e HC-10 que trabalham com tecnologia BT 4.0 ou BLE (“Bluetooth Low Energy”). Os módulos BLE são os únicos que podem ser conectados a um Iphone, pois infelizmente a Apple não fornece suporte a ao BT 3.0.
Para os projetos discutidos aqui, usarei um HC-06 que é bem popular e barato (Bye, bye, Iphone, vamos de Android!). O Módulo é alimentado com 5V o que faz com que ele seja facilmente conectado a um Arduino
UNO por exemplo, para receber e transmitir informações a outros dispositivos como um PC ou um telefone celular. Seus pinos de transmissão e recepção podem ser conectados diretamente ao UNO, não havendo a necessidade de se utilizar divisores de tensão como vimos no caso do ESP8266.
Na prática, o HC-06 deve ser ligado diretamente aos pinos 0 e 1 do Arduino (Serial):
- HC06-Tx ao Arduino pin 0 (Rx)
- HC06-Rx ao Arduino pin 1 (Tx)
Ao se usar a entrada serial por HW do UNO é muito importante lembrar-se que o HC-06 não pode estar fisicamente conectado aos pinos 0 e 1 durante a carga do programa, isso porque o USB também usa essa mesma serial. Uma maneira simples de se contornar esse probleminha (se seu projeto não utiliza muitos GPIOs do UNO) é usar uma porta serial por SW através da library SoftwareSerial (a mesma que usamos no caso do ESP8266). Em nosso caso aqui, usaremos os pinos 10 e 11 do UNO (Tx, Rx respectivamente).
Para começar (e se desenvolver) no mundo da eletrônica, o melhor caminho sem dúvida é a internet! Vai aqui uma super dica de como se tornar um grande programador através da técnica do “Psychding”:
Heheheheheh! Seria bom se só isso resolvesse! Mas ajuda, claro! Mas para aprender mesmo, vale a pena uns cursos, muita leitura e claro, “mãos na massa!”. Para o pessoal que está no Brasil um site muito legal é o:
Como o pessoal do Garagem mesmo explica, “O Laboratório de Garagem é uma iniciativa voltada para a integração, colaboração e apoio aos desenvolvedores independentes de ciência e tecnologia, ou como gostamos de ser chamados: garagistas.
Somos uma rede social, uma incubadora, uma loja virtual e um grupo de pessoas que acreditam que a próxima revolução pode (e vai) sair de uma garagem, ainda mais se ela estiver conectada a muitas outras garagens.
Eu também sou um dos garagistas e tenho procurado dar meus pitecos por lá. Vale a pena se associar, participar, mandar sugestões, etc. O pessoal de lá é muito legal, estão sempre prontos a ajudar, não importando se as dúvidas são básicas ou complicadas!
O Lab de Garagem por exemplo, tem um curso on-line básico muito legal (em português) para quem quer se iniciar no mundo dos Arduinos:
Curso Arduino – Loboratorio de Garagem
É isso aí! Inté!
Depois de um longo e tenebroso inverno, chegamos ao ponto de acionar LEDs (ou qualquer coisa) remotamente via WiFi. Para quem entrou direto nesse post, vale a pena dar uma sapeada em meus 2 posts anteriores:
A diferença básica aqui, é que ao invés do Arduino criar uma pagina web para enviar as informações capturadas, agora será uma página criada anteriormente em HTML e hospedada em algum sitio web (no nosso caso aqui estará em emu desktop) que enviará os dados. Esta pagina estará recebendo comandos de um usuário enviando-os via WiFi ao Arduino.
