スマート靴占い 『 IしたoTんきになぁ〜れ 』
お父ちゃん
2017.1.9
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ハードウェアコンテストのGUGEN2016に投稿したスマート靴占い装置
『 IしたoTんきになぁ〜れ』
について記載します。1次審査通らなかったけど。。。(T_T)
目次
概要
『 IしたoTんきになぁ〜れ 』 は通信システムと駆動システムを内蔵し、天気予報の確率と100%一致する靴占いを実現する靴です。靴を投げ飛ばすと、その地点の明日の天気に従って靴が着地姿勢を変え、天気を占います。
脱ウェアラブルデバイスです。
動画
電気系統
構成
部品
- GPS受信機キット
GPS設定等の詳細は以下参照ください
https://homemadegarbage.com/sakura-iot-pre1
- モーションセンサ MPU6050
靴の着地姿勢を検知
- サーボモータ MG995
着地後に靴の先端についた羽をサーボで回転させて天気に応じた姿勢にします
- LEDテープ Neopixel
動作ステート、通信ステートを色で表示
赤：パワーオン初期状態
青：GPS位置情報受信完了
水色：天気情報問い合せ中
緑：天気情報受信完了
紫：占い終了
- モバイルバッテリー
電源として使用
- マイコン Adafruit Metro Mini 328
- さくらの通信モジュール（LTE）β版 & ブレイクアウトボード
さくらのIoT Platform β版
α版でも利用していたのですが、ついにβ版 IoTモジュールが販売されたので使用しました。β版でも通信料は無料でLTE通信を使用しています。
モジュールの主な特徴
- ロジックI/Oは1.8V系なので要注意
- ADC入力端子(ADC_IN1, 2)：マイコン通さず電圧レベル取得可能
- パワーセーブ端子(WAKE_IN )：LowレベルでDeep Sleepモードに遷移
詳細ドキュメントは以下
https://iot.sakura.ad.jp/developer/
ライブラリは以下
https://github.com/sakura-internet/SakuraIOArduino
Arduino IDE用コード
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//https://iot.sakura.ad.jp/developer/ #include <SakuraIO.h> #include <TinyGPS++.h> #include <SoftwareSerial.h> #include <Adafruit_NeoPixel.h> #include "I2Cdev.h" #include "MPU6050.h" #include <Servo.h> #define BUF_LEN 16 #define PIN 9 #define NUMPIXELS 10 Adafruit_NeoPixel pixels = Adafruit_NeoPixel(NUMPIXELS, PIN, NEO_GRB + NEO_KHZ800); static const int RXPin = 10, TXPin = 11; static const uint32_t GPSBaud = 9600; float lat; //緯度 float lng; //経度 //受信衛生数 uint32_t sateNo = 0; // The TinyGPS++ object TinyGPSPlus gps; // The serial connection to the GPS device SoftwareSerial ss(RXPin, TXPin); SakuraIO_I2C sakura; uint8_t values[8] = {0,}; int state = 0; int buttonState = 0; MPU6050 accelgyro; int16_t ax, ay, az; int16_t gx, gy, gz; Servo myservo; // create servo object to control a servo void setup() { myservo.attach(A1); myservo.write(0); delay(1000); myservo.detach(); #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE Wire.begin(); #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE Fastwire::setup(400, true); #endif Serial.begin(9600); Serial.println("start!"); ss.begin(GPSBaud); pinMode(12, INPUT_PULLUP); pixels.begin(); for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){ pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(100,0,0)); } pixels.show(); while((sakura.getConnectionStatus() & 0x80) != 0x80){ delay(1000); Serial.println("."); } Serial.println("online!"); // initialize mpu6050 Serial.println("Initializing I2C devices..."); accelgyro.initialize(); Serial.println("Testing device connections..."); Serial.println(accelgyro.testConnection() ? "MPU6050 connection successful" : "MPU6050 connection failed"); // use the code below to change accel/gyro offset values accelgyro.setXAccelOffset(-2950); //0 accelgyro.setYAccelOffset(-540); //0 accelgyro.setZAccelOffset(1513); //16384 accelgyro.setXGyroOffset(20); //0 accelgyro.setYGyroOffset(-49); //0 accelgyro.setZGyroOffset(20); //0 myservo.attach(A1); myservo.write(0); delay(1000); myservo.detach(); } void loop(){ unsigned long start = millis(); buttonState = digitalRead(12); if(state == 0){ myservo.attach(A1); myservo.write(0); delay(1000); myservo.detach(); do { while (ss.available() > 0){ gps.encode(ss.read()); } } while (millis() - start < 3000); } lat = gps.location.lat(); lng = gps.location.lng(); sateNo = gps.satellites.value(); Serial.println(lat); Serial.println(lng); Serial.println(sateNo); //GPS OK! if(sateNo >= 4 && state == 0){ state = 1; for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){ pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,100)); } pixels.show(); } buttonState = digitalRead(12); //Button ON -> Tx! if(state == 1 && buttonState == 0){ state = 2; for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){ pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,100,100)); } pixels.show(); //モジュール転送 sakura.enqueueTx(0, lat); //ch0 緯度 sakura.enqueueTx(1, lng); //ch1 経度 sakura.enqueueTx(2, sateNo); //ch2 受信衛星数 sakura.enqueueTx(3, (uint32_t)values[0]); //受信天気 sakura.send(); } // Rx Queue uint8_t avail; uint8_t queued; sakura.getRxQueueLength(&avail, &queued); /* Serial.print("Rx Available="); Serial.print(avail); Serial.print(" Queued="); Serial.println(queued); */ if(queued == 1 && state == 2){ for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){ pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,100,0)); } pixels.show(); uint8_t channel; uint8_t type; int64_t offset; uint8_t ret = sakura.dequeueRx(&channel, &type, values, &offset); Serial.print("Dequeue "); Serial.print(ret); if(ret == 0x01){ Serial.print(" ch="); Serial.print(channel); Serial.print(" type="); Serial.print((char)type); Serial.print(" weather="); Serial.print(values[0]); Serial.print(" offset="); Serial.println((int32_t)offset); }else{ Serial.println(" ERROR"); } if(values[0] > 0 && values[0] <= 4){ state = 3; }else{ for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){ pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(0,0,100)); } pixels.show(); state = 1; } } if(state == 3){ unsigned long start = millis(); buttonState = digitalRead(12); do { // read raw accel/gyro measurements from device accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz); Serial.print("a/g/weather:\t"); Serial.print(ax); Serial.print("\t"); Serial.print(ay); Serial.print("\t"); Serial.print(az); Serial.print("\t"); Serial.print(gx); Serial.print("\t"); Serial.print(gy); Serial.print("\t"); Serial.print(gz); Serial.print("\t"); Serial.println(values[0]); } while (millis() - start < 6000); if(values[0] == 2 && az > 10000){ myservo.attach(A1); myservo.write(125); delay(1000); myservo.detach(); } if(values[0] == 3 && az > 10000){ myservo.attach(A1); myservo.write(180); delay(1000); myservo.detach(); } if(values[0] == 1 && az < -10000){ myservo.attach(A1); myservo.write(180); delay(1000); myservo.detach(); } if(values[0] == 2 && az < -10000){ myservo.attach(A1); myservo.write(125); delay(1000); myservo.detach(); } for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){ pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(100,0,100)); } pixels.show(); state = 4; } buttonState = digitalRead(12); if(state == 4 && buttonState == 0){ state = 0; for(int i=0;i<NUMPIXELS;i++){ pixels.setPixelColor(i, pixels.Color(100,0,0)); } pixels.show(); } } |
通信システム
構成
さくらのIoT Platform
開発者ページのコントロールパネルで、Incoming Webhook と Outgoing Webhook の設定をします。
Incoming Webhook
ここで設定されたURLをPHPで使用します。Secret はとりえあず設定していません。
Outgoing Webhook
送信先のURLを設定します。
PHP（ラズパイサーバで受信／天気取得／送信）
/sakura/weather.php
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<?php /************************ 1. Outgoing Webhook ************************/ $json = file_get_contents("php://input"); $data = json_decode($json,true); $lat = $data["payload"]["channels"][0]["value"]; $lon = $data["payload"]["channels"][1]["value"]; $satellite = $data["payload"]["channels"][2]["value"]; $weather = $data["payload"]["channels"][3]["value"]; /************************ 2. OpenWeatherMap API ************************/ // API $url = 'http://api.openweathermap.org/data/2.5/forecast?lat=' . $lat . '&lon=' . $lon . '&mode=json&appid=OpenWeatherMapのID'; $json = file_get_contents($url); $array = json_decode($json, true); // ステータスコード取得 preg_match('/HTTP\/1\.[0|1|x] ([0-9]{3})/', $http_response_header[0], $matches); $status_code = $matches[1]; // ステータスが200以外エラーコード if ( $status_code != 200 ) { $send_code = 4; } /************************ 3. OpenWeatherMap Perth ************************/ if ( $send_code != 4 ) { // UTC+9（明日９時） $tomorrow = date("Y-m-d 00:00:00", strtotime("+ 1 days")); foreach ($array["list"] as $key1 => $value1) { if (in_array($tomorrow, $array["list"][$key1])) { $weather_code = $array['list'][$key1]['weather'][0]['id']; } } // 天気コードセット if ( $weather_code == 800 ) { $send_code = 1; } elseif ( $weather_code >= 801 && $weather_code <= 804 ) { $send_code = 2; } else { $send_code = 3; } } /************************ 4. Incoming Webhook ************************/ $url = 'https://api.sakura.io/incoming/v1/IncomingWebhookのID'; $data = array( 'type' => 'channels', 'module' => 'u2lZxGL4rHRv', 'payload' => array( 'channels' => array([ 'channel' => 0, 'type' => 'i', 'value' => $send_code ]) ) ); $options = array( 'http' => array( 'method' => 'POST', 'content' => json_encode( $data ) ) ); $response = file_get_contents($url, false, stream_context_create($options)); // ステータスコード取得 preg_match('/HTTP\/1\.[0|1|x] ([0-9]{3})/', $http_response_header[0], $matches); $status_code = $matches[1]; |
- Outgoing Webhook で、デバイスから緯度経度を受信
- 緯度経度をOpenWetherMapAPIに送り、天気を取得
- jsonをパースし明日9時の天気を取得
- Incoming Webhookで 天気のステータスコードを送信
ホントは投げ飛ばして中空時に重心がシフトして着地姿勢制御するようにしたいので研究に励みます。。。。
