EMAR Mini: Robot Bantuan Darurat Kompak Sumber Terbuka

EMAR Mini adalah versi scaled-down dari robot darurat open-source EMAR, dirancang untuk membantu tenaga kesehatan selama pandemi COVID-19. Dibangun pada Raspberry Pi 4, ini mengintegrasikan kamera Intel RealSense, hardware neural compute, dan servomotor untuk menyediakan deteksi objek waktu nyata, penginderaan kedalaman, dan kontrol jarak jauh.

Panduan ini memandu Anda melalui setiap langkah pengaturan EMAR Mini, dari perakitan hardware hingga konfigurasi perangkat lunak yang aman.

Peringatan Keselamatan

Selalu berhati-hati saat menangani elektronika. Kami tidak menerima tanggung jawab atas kerusakan hardware atau cedera pribadi yang timbul dari tutorial ini. Gunakan instruksi ini atas risiko Anda sendiri.

Prasyarat

Server HIAS

Sebelum memulai, pastikan Anda memiliki server HIAS yang berfungsi sepenuhnya terinstal. Ikuti panduan instalasi HIAS untuk menyiapkan server.

STL untuk Pencetakan 3D

Cetak casing dan chassis EMAR Mini menggunakan file STL yang disediakan di panduan STLs For 3D Printing.

Raspberry Pi OS Lite

Unduh gambar Raspberry Pi OS Lite (Buster) dari halaman unduhan Raspberry Pi OS, ekstrak file, dan flash ke kartu SD 64 GB. Setelah boot, jalankan:

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade sudo raspi-config 

Gunakan alat konfigurasi untuk memperluas sistem berkas, mengatur preferensi keyboard, dan terhubung ke jaringan Anda.

Ringkasan Instalasi

Proses instalasi mencakup:

• Perakitan hardware
• Penguatan keamanan perangkat
• Instalasi dependensi Python
• Konfigurasi server HIAS
• Pengaturan Intel RealSense dan OpenVINO
• Rangkaian servo dan leher

Keamanan Perangkat

Mengamankan Raspberry Pi sangat penting. Ikuti langkah-langkah di bawah ini untuk membuat pengguna remote khusus dan mengaktifkan autentikasi kunci SSH.

Pengguna Remote

Buat pengguna baru dengan hak sudo:

sudo adduser YourUsername usermod -aG sudo YourUsername 

Masuk ke akun baru melalui SSH:

ssh [email protected] 

Akses SSH

Buat pasangan kunci SSH pada mesin lokal Anda (bukan di Pi):

ssh-keygen 

Salin kunci publik ke Pi:

ssh-copy-id [email protected] 

Uji login tanpa kata sandi:

ssh [email protected] 

Nonaktifkan autentikasi kata sandi dengan mengedit /etc/ssh/sshd_config:

sudo nano /etc/ssh/sshd_config # Change the following line: #PasswordAuthentication yes PasswordAuthentication no 

Restart SSH:

sudo systemctl restart ssh 

Firewall UFW

Aktifkan dan konfigurasikan Firewall Uncomplicated:

sudo ufw enable sudo ufw allow 22 sudo ufw allow OpenSSH sudo ufw status 

Output yang diharapkan:

Status: active To Action From -- ------ ---- OpenSSH ALLOW Anywhere 22 ALLOW Anywhere OpenSSH (v6) ALLOW Anywhere (v6) 22 (v6) ALLOW Anywhere (v6) 

Fail2Ban

Instal dan konfigurasikan Fail2Ban untuk bekerja dengan UFW:

sudo apt install fail2ban sudo mv /etc/fail2ban/jail.conf /etc/fail2ban/jail.local sudo rm /etc/fail2ban/action.d/ufw.conf sudo touch /etc/fail2ban/action.d/ufw.conf sudo tee -a /etc/fail2ban/action.d/ufw.conf <<EOF [Definition] enabled = true actionstart = actionstop = actioncheck = actionban = ufw insert 1 deny from <ip> to any actionunban = ufw delete deny from <ip> to any EOF sudo sed -i "s#banaction = iptables-multiport#banaction = ufw#g" /etc/fail2ban/jail.local sudo fail2ban-client restart sudo fail2ban-client status 

Output seharusnya mencakup:

Shutdown successful Server readyStatus |- Number of jail: 1 `- Jail list: sshd 

Dependensi Python

sudo apt install python3-pip sudo pip3 install geolocation paho-mqtt psutil numpy requests zmq 

Buat Perangkat EMAR di HIAS

Di Server HIAS Anda, navigasikan ke Robotics > EMAR > Create. Konfigurasikan perangkat dengan memilih lokasi iotJumpWay yang sesuai, menetapkan nama, dan memasukkan alamat IP dan MAC Pi. Biarkan pengaturan Deteksi Objek Waktu Nyata & Kedalaman pada default kecuali port kustom diperlukan.

Proxy Server HIAS

Sesuaikan proxy NGINX untuk mengarahkan traffic ke Pi. Edit /etc/nginx/sites-available/default:

sudo nano /etc/nginx/sites-available/default 

Temukan blok EMAR dan ganti placeholder IP dengan alamat Pi Anda:

location ~* ^/Robotics/EMAR/Live/(.*)$ { auth_basic "Restricted"; auth_basic_user_file /etc/nginx/tass/htpasswd; proxy_pass https://###.###.#.##:8282/$1; } 

Reload NGINX:

sudo systemctl reload nginx 

Perbarui Pengaturan Perangkat

Gunakan kredensial dari UI HIAS untuk mengedit confs.json di Pi, memastikan port dan nama host cocok dengan konfigurasi Anda:

sudo nano confs.json { "iotJumpWay": { "host": "", "port": 8883, "ip": "localhost", "lid": 0, "zid": 0, "did": 0, "dn": "", "un": "", "pw": "" }, "EMAR": { "ip": "" }, "Realsense": { "server": {"port": 8282}, "socket": {"port": 8383} }, "MobileNetSSD": { "bin": "Model/MobileNetSSD_deploy.bin", "classes": [ "background", "aeroplane", "bicycle", "bird", "boat", "bottle", "bus", "car", "cat", "chair", "cow", "diningtable", "dog", "horse", "motorbike", "person", "pottedplant", "sheep", "sofa", "train", "tvmonitor" ], "inScaleFactor": 0.007843, "meanVal": 127.53, "size": 300, "threshold": 0.6, "xml": "Model/MobileNetSSD_deploy.xml" } } 

Intel® RealSense™ D415

Instal RealSense SDK di Pi. Pastikan kamera terputus selama instalasi.

wget https://github.com/IntelRealSense/librealsense/raw/master/scripts/libuvc_installation.sh chmod +x libuvc_installation.sh sed -i "s/cmake ../ -DFORCE_LIBUVC=true -DCMAKE_BUILD_TYPE=release/cmake ../ -DFORCE_LIBUVC=true -DCMAKE_BUILD_TYPE=release DBUILD_PYTHON_BINDINGS=bool:true/" libuvc_installation.sh ./libuvc_installation.sh 

Tambahkan path library ke ~/.bashrc:

echo 'export PYTHONPATH=$PYTHONPATH:/usr/local/lib' >> ~/.bashrc source ~/.bashrc 

Verifikasi perangkat:

rs-enumerate-devices python3 -c "import pyrealsense; print('PyRealsense loaded')" 

Intel® Distribution of OpenVINO™ Toolkit

Ikuti langkah-langkah ini untuk menginstal OpenVINO di Pi:

sudo apt-get install build-essential cmake unzip pkg-config sudo apt-get install libjpeg-dev libpng-dev libtiff-dev sudo apt-get install libavcodec-dev libavformat-dev libswscale-dev libv4l-dev sudo apt-get install libxvidcore-dev libx264-dev sudo apt-get install libgtk-3-dev sudo apt-get install libcanberra-gtk* sudo apt-get install libatlas-base-dev gfortran sudo apt-get install python3-dev cd wget https://download.01.org/opencv/2020/openvinotoolkit/2020.1/l_openvino_toolkit_runtime_raspbian_p_2020.1.023.tgz tar -xf l_openvino_toolkit_runtime_raspbian_p_2020.1.023.tgz mv l_openvino_toolkit_runtime_raspbian_p_2020.1.023 openvino echo 'source ~/openvino/bin/setupvars.sh' >> ~/.bashrc source ~/.bashrc 

Intel® Neural Compute Stick 2

Instal dependensi NCS2:

sudo usermod -a -G users "$(whoami)" cd sh openvino/install_dependencies/install_NCS_udev_rules.sh 

Hubungkan Leher

Pasang servo akhir melalui atas Body-Middle.stl dan amankan. Borak tangkai servo ke basis leher dan hubungkan servo. Gunakan sejumlah kecil perekat jika diperlukan untuk menjaga stabilitas.

Sumber: EMAR Mini – Robot Bantuan Darurat