Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Panagiotis Doxopoulos

92 views

Published on

Providing robotic web services through a hardware node and interfacing with IoT platforms

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Panagiotis Doxopoulos

  1. 1. Παροχή ρομποτικών διαδικτυακών υπηρεσιών μέσω κόμβου υλικού και διασύνδεση με πλατφόρμες ΙοΤ Παναγιώτης Δοξόπουλος Υπό την επίβλεψη του κ. Ανδρέα Συμεωνίδη Επίκουρου καθηγητή τουΤΗΜΜΥ ΑΠΘ Και του κ. ΕμμανουήλΤσαρδούλια Μεταδιδακτορικού ερευνητή τουΤΗΜΜΥ ΑΠΘ Θεσσαλονίκη, 2017 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ
  2. 2. Δομή Παρουσίασης • Εισαγωγή • Σκοπός της διπλωματικής • Θεωρητικό υπόβαθρο • Ανάλυση του συστήματος • Πειράματα • Εφαρμογές • Μελλοντική εργασία
  3. 3. Εισαγωγή • Ραγδαία ανάπτυξη ρομποτικής και διαδικτύου • 4η Βιομηχανική επανάσταση • 50 δισεκατομμύρια έξυπνες συσκευές συνδεδεμένες στο διαδίκτυο μέχρι το 2020
  4. 4. Σκοπός της διπλωματικής • Σύνδεση ρομποτικής με το ΙοΤ • Υλοποίηση ενός συστήματος που: • Θα επιτρέπει την αλληλεπίδραση ανθρώπων, ρομπότ και έξυπνων αντικειμένων. • Θα διευρύνει τις δυνατότητες των ρομπότ παρέχοντάς τους διαδικτυακές υπηρεσίες.
  5. 5. Θεωρητικό υπόβαθρο • Το διαδίκτυο των πραγμάτων (IoT) είναι ένα δίκτυο έξυπνων αντικειμένων που επικοινωνούν μεταξύ τους με σκοπό τη συλλογή και την ανταλλαγή δεδομένων. • To REST (Representational StateTransfer) ορίζει ένα σύνολο κανόνων και περιορισμών για τη σχεδίαση υπηρεσιών διαδικτύου. • Το WAMP (Web Application Messaging Protocol) αποτελεί ένα υποπρωτόκολλο τουWebsocket και υποστηρίζει RPC (Remote Procedure Calls) και PubSub (Publish & Subscribe) μηχανισμούς.
  6. 6. Θεωρητικό υπόβαθρο WAMP RPC WAMP PubSub WAMP Router
  7. 7. Ανάλυση Συστήματος
  8. 8. Ανάλυση Συστήματος • Crossbar.io: Η πιο διαδεδομένη πλατφόρμα για ΙοΤ.ΥποστηρίζειWAMP και REST. • NAO:Έχει υλοποιημένο server μέσω του οποίου επιτρέπονται κλήσεις προς τις υπηρεσίες του (R4A Group). • Remedes: Σύστημα μέτρησης αντανακλαστικών κατάλληλο για ιατρικές και αθλητικές εφαρμογές.Έχει υλοποιημένο server (R4A Group). • Ένα Arduino UNO με αισθητήρα θερμοκρασίας και υγρασίας (DHT11), το οποίο μέσω του processing IDE δημοσιεύει (publish) τα αποτελέσματα.
  9. 9. Κόμβος παροχής ρομποτικών διαδικτυακών υπηρεσιών • Υλοποίηση server στο Raspberry Pi 3 • Στόχος είναι η διεύρυνση των δυνατοτήτων των ρομπότ, χωρίς να δεσμεύουν μνήμη. • Εγκατάσταση υπηρεσιών • Xρήση OpenAPI Specification και εργαλείων του Swagger (Swagger Codegen)
  10. 10. Κόμβος παροχής ρομποτικών διαδικτυακών υπηρεσιών
  11. 11. ΔιαδικτυακέςΥπηρεσίες Χρήση υπηρεσιών των: Algorithmia, Angus, Mashape, RAPP και βιβλιοθηκών όπως: OpenCV, zbar, tesseract • Επεξεργασία εικόνων (π.χ. εντοπισμός προσώπου, αναγνώριση αντικειμένων) • Επεξεργασία ήχου (π.χ. μετατροπή ήχου σε κείμενο) • Επεξεργασία κειμένου (π.χ. μετατροπή κειμένου σε ήχο, μετάφραση κειμένου) • Παροχή καιρικών συνθηκών και ειδήσεων
  12. 12. Πειράματα – Σύγκριση με threads RPi workers – PC threads Συνολικός Χρόνος (sec) Μέση τιμή (sec) Ελάχιστ ο (sec) Μέγιστ ο (sec) 1 worker - 1 thread 1100,06 2,7501 2,6514 4,6674 1 worker - 2 threads 1058,44 5,2856 2,7960 6,8876 1 worker - 4 threads 1066,68 10,6272 2,8866 11,7432 2 workers - 2 threads 633,46 3,1607 2,9428 4,5223 2 workers - 4 threads 619,54 6,1654 3,1326 8,7690 4 workers - 4 threads 449,25 4,4767 3,3725 6,3346 RPi workers – PC threads Συνολικός Χρόνος (sec) Μέση τιμή (sec) Ελάχιστ ο (sec) Μέγιστ ο (sec) 1 worker - 1 thread 633,25 1,5831 1,3206 2,5590 1 worker - 2 threads 485,11 2,4226 1,7475 3,6423 1 worker - 4 threads 483,01 4,8472 2,4913 6,0696 2 workers - 2 threads 306,67 1,5301 0,5993 2,3731 2 workers - 4 threads 254,22 2,5221 1,2392 3,7254 2 workers - 8 threads 255,20 5,0249 1,4036 5,9396 4 workers - 4 threads 191,34 1,8769 0,6303 1,2508 4 workers - 8 threads 155,36 3,0630 1,2508 6,7051 POST /tesseract/OCR POST /openCV/faceDetection  Η αύξηση του αριθμού των RPi workers βελτιώνει την απόδοση του συστήματος όταν εκτελούνται παράλληλα αιτήματα.
  13. 13. Πειράματα – Σύγκριση local-proxy POST /openCV/faceDetection POST /Rapp/qrDetection  Οι απομακρυσμένες υπηρεσίες παρουσιάζουν μεγάλη αστάθεια και είναι πιο αργές από τις τοπικά εγκατεστημένες.
  14. 14. Πειράματα – Σύγκριση REST/WAMP μέσω router RPi – PC RPi – RPi RPi – PC – RPi RPi – PC – RPi (WAMP) Συνολικός Χρόνος (sec) 1100,06 1087,20 1158,06 1242,79 Μέση τιμή (sec) 2,7501 2,7180 2,8951 3,1070 Ελάχιστη τιμή (sec) 2,6514 2,6585 2,7474 2,8415 Μέγιστη τιμή (sec) 4,6674 4,1891 4,2134 4,6420 Τυπική απόκλιση (sec) 0,2168 0,1161 0,1598 0,2875 POST /tesseract/OCR  Ελάχιστη αύξηση του συνολικού χρόνου όταν η κλήση δρομολογείται μέσω του router.
  15. 15. Πειράματα – Σύγκριση REST/WAMP REST WAMP Συνολικός Χρόνος (sec) 3739,16 1808,58 Μέση τιμή (sec) 3,7391 1,8085 Ελάχιστη τιμή (sec) 1,3189 1,2832 Μέγιστη τιμή (sec) 12,7808 5,3007 Τυπική απόκλιση (sec) 1,5316 0,8053 GET /Mashape/WeatherAPI  Οι κλήσεις WAMP μέσω REST bridging είναι ταχύτερες από τις κλήσεις REST μέσω της υπηρεσίας Reverse Proxy Service.
  16. 16. Εφαρμογή 1 –Υπενθύμιση δραστηριότητας
  17. 17. Εφαρμογή 2 - Remedes
  18. 18. Εφαρμογή 3 – Σύγκριση θερμοκρασιών
  19. 19. Μελλοντική Εργασία • Σύνδεση έξυπνων κινητών τηλεφώνων (smartphones) στο σύστημα. • Σύνδεση επιπλέον συσκευών, όπως αισθητήρες, ZigBee, έξυπνα ρολόγια, οικιακές ή ιατρικές συσκευές, ακόμη και αυτοκίνητα. • Εμπλουτισμός του κόμβου παροχής ρομποτικών υπηρεσιών με επιπρόσθετες υπηρεσίες. • Υλοποίηση πρόσθετων χρήσιμων εφαρμογών με χρήση υπηρεσιών όπως
  20. 20. Ευχαριστίες • Θα ήθελα να ευχαριστήσω τους επιβλέποντες της διπλωματικής μου εργασίας, κ. Ανδρέα Συμεωνίδη και κ. ΕμμανουήλΤσαρδούλια, καθώς επίσης και τον κ. Κωνσταντίνο Παναγιώτου για τη συνεχή βοήθεια και καθοδήγησή τους.
  21. 21. Ερωτήσεις

×