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【PM主場秀】善用開放硬體,實現IoT創意!

作者:Ches拔

編按:RD腦與PM腦是Ches拔筆下創造的個人內在角色,本文以PM腦為主角來生動闡述為何開放硬體影響力愈來愈大?又該如何善用來實現IoT創意。

台啤Only 18 day,ALC 5%,對不愛啤酒苦澀味的人來說,順口得恰到好處。綠色鋁罐從冰箱取出,瓶身的水珠由眼睛傳遞至大腦,揭示涼爽的溫度;而手掌則訴說著冰涼感受,一口猛灌是讓人最愛的暢快過癮。

啊!痛快!

「大哥,早上九點半你喝這個會不會太提神?」RD腦問。

「不就是你之前說的,早上第一堂的課程希望大家別睡著,所以喝一罐鬆一下,看看會不會天外飛來靈感。」PM腦秒回。

「今天社群的分享課程,是『如何善用開放硬體資源實現IoT創意』,再加上又有你在,沒在怕的啦!但⋯⋯你來做什麼?這對你來說太簡單了吧?」PM腦說著。

「來交朋友啊!順便來向你學習怎麼成為PM,你可是公司第一把椅子耶。」RD腦笑著說。

「⋯⋯椅子⋯⋯」PM腦蹲在心裡的角落畫圈圈⋯⋯

的確,分享課程與構思規劃,還是要交給PM腦這種工作範圍寬又廣、最重要的是嘴皮子要溜的角色。

PM腦主場Show

Hi~大家好,我是PM腦,PM經驗5年。最近也常修理小朋友的壞掉的玩具,例如把壞掉的POLI結合壞掉的變形金剛,成為一個POLI金剛。

台下一片木然。什麼是POLI金剛⋯⋯?

我們今天的題目是「如何善用開放硬體資源實現IoT創意」,簡報都放在Slideshare了,有需要的人請點這裡

Kickstarter上有很多新奇的科技玩意兒,其實在一開始都能用開放硬體來做。相信在場有很多資深玩家,今日在此班門弄斧,希望大家別見怪。

「這個開場有點冷啊⋯⋯」RD腦心想。

PM腦拿著簡報筆,開始今天的課程。

 1. 何謂開源硬體?

基本上就是在沒有屋頂的拍賣廣場買得到,又可以發揮創意做出很酷又實用的東西,最重要的是,韌體(Firmware)要能改得動。

所以廠商在硬體部份,一定會開發PCB的Layout、Bom list與Part number,而韌體部分會以Library提供。所以基本上就是具備買得到、摸得著以及改得動三大條件。

「這不是哈爸介紹開源硬體的口頭禪嗎⋯⋯」RD腦心中又碎碎念。

2. 有哪些開源硬體?

開源硬體列表(簡報:Ches拔)

只要有Arduino加上其他模組,就可以做出許多有趣的專案。鄰居小朋友知道我是做科技業的,叫我做一支妖怪手錶,還不能是市面上買的到的那種,而是要「看得到」的那種。我正在想要怎麼找通靈少女索菲亞討論⋯⋯

如果專案需要連上網路,那就用ESP8266或Ameba,這兩個都是目前在社群人氣很高且便宜的硬體,搭上後就可以做IoT專案了。

此外,LinkIt ONE是可以完成一部手機的開源硬體,裡面什麼都包了,功能相當強大;如果專案需要Linux架構,可考慮Intel Edison、Arduino Yun、7688或BeagleBone。

假設希望專案的開機速度快,例如做無線門鈴,可以考慮使用有Real time OS的系統,像是ARM mbed;如果不在意開機速度,在意的是強大且完整的功能,那就選擇PC like的樹莓派這類單板電腦(Single Board Computer,SBC)囉!

這時,一位穿著一件緊身亮橘色襯衫,露出腰際一圈肥肉,鼻樑掛著一副金屬黑色墨鏡,頭上戴著一頂紳士帽,但卻遮不住黏膩頭髮的仁兄拿著三明治與飲料走了進來:「哇噻~RD腦!對不起我遲到了!我早上去爬完山後,回家換個衣服就來了。你看我這身名牌襯衫~對了,你會不會餓?我早餐分你一半。」

「噓!小聲一點,都已經開始上課了!」RD腦讓這個人坐在他旁邊。

「你的品味還是這麼獨特,回家換衣服也不洗個頭或順便洗澡,全身都是汗臭味。這早餐你就自己吃吧!」RD腦壓低聲音說。

這位品味獨特的仁兄名叫權威,做事半吊子,是RD腦自學生時代開始的好朋友,立志要做一番大事業。他從那個時候就自稱權威,但學什麼都半途而廢,課業永遠都是RD腦在罩。

為什麼RD腦會幫助這個人呢?原因是,權威雖然沒什麼長處,但為人和善好相處,且引人發笑,最重要的是無毒無害!

「哦!今天上分享課啊!講師講師,等一下我也要分享。」權威舉著手說。

「把手放下啦!」RD腦壓下權威的手。

「你們坐在講師桌,桌上又放了我的一堆資料,這樣會不會太擠啊?那個⋯⋯小心你的飲料⋯⋯我的資料⋯⋯」 PM腦說。

「不會啊!我坐得很舒適,你看!我手還能這樣放,腳也能伸直,不覺得我這樣很像英國人嗎?加上我的紳士帽,姿態多麼的優雅啊!」權威說。

「優雅你個頭,這邊全是你的臭味,我還能看到你肚子的肥肉。」RD腦說。

「你在亂說什麼,我的衣服就是Fit,你該看我的胸肌而不是看我的肚臍。」權威回。

「咳咳!」PM腦清了清喉嚨繼續課程。

3. 開源硬體有哪些模組?

開源硬體的模組種類(簡報:Ches拔)

開源硬體有哪些模組呢?這實在太多了,大家可以慢慢看,我們挑幾個來說明:例如通訊模組,像是Sub 1GHz或BLE/WiFi,顯示模組就能拿來做手錶,但看不到妖怪。而傳感器模組可以做倒車雷達,繼電器模組則可以用小電控制大電。

4. 開源硬體能做什麼?

前面介紹了許多開源硬體,那開源硬體能做些什麼呢?

這裡來介紹幾項熱門專案:如果是用Arduino搭BLE,就可以做一個智能門鎖,用手機的BLE溝通開鎖。除此之外,還可以做成一個監控嬰兒心跳的智能襪,更早之前有出趴睡墊,現在穿這種智能襪,不趴睡也能檢測。若是Linux系統的話,可以用Raspberry pi做出我們的台灣之光 — Sentri智能時鐘,以時鐘外形設計智慧家庭中樞,可輕鬆控制連接其他智慧家電,打造居家安全系統。

再來,還可以使用RTOS的架構,做出1秒內就喚醒的無線影像門鈴,不管你是不是在家,都可以跟來訪的鄰居交談聊八卦。

「哪個鄰居會站在門鈴前聊超過10分鐘的,你家門口有冷氣嗎?我下次搬張桌椅到你家門前坐坐。」權威說。

「抱歉,這個人從學生時代腦子就有點燒壞,管不住自己的嘴巴。」RD腦說。

5. 如何做Prototype?

雛形(Prototype)的設計,講求用最簡單的方式,證明概念的正確性、修正規格與設計。

「開源硬體就最適合做這個,用最省成本又快速的方式,證明設計的正確性與市場可行性。」PM腦接著說。

「這我知道,我來分享一下。」權威熱情舉手:「我之前為鄰居的小朋友做了一個紙飛機推進器,雖然沒用到開放硬體,但用了兩個馬達,再加兩個小輪子就成功了!我還對小朋友說悄悄話:『I’m Tony Stark!』」

「是的,除非像權威一樣很有把握,否則剛開始會建議選擇開放硬體做Prototype,因為這些硬體已模組化,就跟積木一樣可以一層層堆疊,」PM腦點點頭,繼續解釋:「而且廠商都已驗證過,可以避免老是在除錯。畢竟初期的除錯太容易消磨意志,即使有再棒的創意,可能因為這樣的損耗,在初期就說再見了。」

6.可以動了,接下來呢?

從Prototype到上市商品的流程示意圖(簡報:Ches拔)

我們的開源硬體可以動了之後,如果想賣到市場上,那就得開始找廠商、選料件。第一步就是縮小開源硬體,接著畫電路圖。如果你對電路不熟,沒關係,找我們RD腦來幫忙囉~

接下來是用Layout做板子然後打件,記得也要設計ID外殼讓硬體穿衣服,穿上衣服後再做整體的驗證測試,比如溫濕度或落下測試。軟體不太可能一次到位,必須跟硬體一起進入無間地獄,瘋狂進行迴圈驗證,之後還要交給檢驗單位測試,檢驗合格之後,例如FCC、CE或NCC,最後就能在通路上架了!

 7. 是玩開心的,還是為了幫助社會?

如果你對上架通路沒什麼興趣,那就要思考是玩開心的呢?還是要幫助社會的?

若你只是Just for fun,那就去找MakerPRO的歐大,想辦法把專案開放出來,因為也許有人跟你一樣在做相同的事,而你先做完並且公開了,就可以幫助其他人少走許多冤枉路。如果是幫助社會,主要是Heal the world,那就要找Michael Jackson,但很可惜現在找不到了,所以要找誰?

還是找MakerPRO的歐大,告訴他專案的目標之後,號召有志人士一起Heal the world,一個人可以走很快,但一群人可以走很遠。共勉之!

對了!雖然歐大很神,但也別忘了可以讓全世界的人都看到的Github,別忘了把專案放在Github上哦!

 8. 開放社群

還沒準備好你的創意嗎?沒關係,我們先來練功。

首先介紹台灣之光 — 哈爸的LASS – 開源公益環境感測網路,這是可以看到全台灣PM2.5即時狀況的社群,剛開始本體在MakerPRO舉辦的一次聊天吃Pizza聚會裡認識哈爸,當時他帶來驚為天人的Prototype到聚會裡邊吃邊聊,從此本體一直認為哈爸是Maker之神,搞了這麼大的一個社群。目前最大的榮耀是坐在李遠哲旁邊,接下來一定還會有更大的榮耀。

「對呀!哪天就坐在美國隊長旁邊了吧!」權威說。

「你要說的應該是美國總統吧?」RD腦扶額補充。

PM腦白了權威和RD腦一眼,繼續說明:

接下來比較跳Tone一點,本體第一次在台灣接觸到開放專案的是偷泥衝浪教室,大約十年前第一批衝浪的人大概都去開衝浪店去了,像傑夫、藍洋或番薯等等。因此之後想玩衝浪的人就租板子一天,學一些簡單的衝浪技巧,比方如何站上板子;如果是長相比較甜美的,老闆還會幫妳推一下午的板子呢!

但若想玩較精進的技術怎麼辦?那就要加入衝浪店的會員或買板子,進行交流。這個時候台灣之光偷泥出現了,他是第一位因為颱風天衝浪被開單的Surfer,印象中被罰了25萬,也因為颱風天台灣禁衝浪,被國外Surfer嘲笑台灣衝浪界太保守。

重點是,偷泥寫了一個部落格,教你怎麼起乘、短板如何潛越、長板如何烏龜翻、怎麼浪底迴旋、Cutback等等,簡單的說,叫作開放衝浪原始碼。以後想學衝浪,就請你的爸爸媽媽或阿公阿婆教就好了,這也是個練功的方式。

再來就是最近剛出現的開放長照智慧燈座,目前的勇士還沒有LASS多,也沒什麼豐功偉業可以說,等一下也會用這個主題說明我們是如何發想的。我們需要更多勇士加入,也只有勇士才能拿冠軍,如果是去年就要說需要更多騎士加入。

9. IoT專案的雲端火力支援

IoT專案的雲端火力支援廠商有許多家。(簡報:Ches拔)

RD腦先前在公司內部做了一個Parse平台的物聯網排隊掛號機,起因是5年前在師大夜市人氣還很旺的時候,不管哪一家都要排隊,吃牛排或買水煎包要排隊、焦糖蘋果要排隊、滷味要排隊、鹽水雞要排隊⋯⋯最扯的是,連只想買瓶礦泉水也要排隊。

「那個時候大家既然都有智慧型手機了,何不在快到我的前三個就先推訊息說:『您的商品就快好了,請準備好零錢加速作業。』這樣還不用拿號碼牌,所以RD腦就做了一個物聯網排隊掛號機。」PM腦說。

RD腦急著搶白,握著拳頭大喊:「但Parse後來不玩了,玩物聯網真的最怕碰到這種。雖然Parse後來釋出他們家的source code讓大家可以去自行架站、了解箇中滋味,然而本來已經做好的物聯網排隊掛號機,又得要重寫韌體啦!可惡的Parse!還我時間來!!!」

「其他的大家就慢慢看,如果要選雲端火力支援廠商,還是要選夠大、而且不會說不玩就不玩的,或是可以選擇自己來架。」PM腦說。

10. 自造專案後援軍

權威說:「這一項我很會,讓我來!」PM腦被晾到一邊。

「自造專案後援軍首選當然是MakerPRO啦!如果有碰到歐大,先換名片就對了。什麼!你是學生還沒有名片?那就加FB呀!這還要我教嗎?如果你的專案需要生產,一般廠商不鳥你,沒關係,找邁特電子囉!這算是對Maker最友善的EMS廠了,可以解決你還沒想到的問題。如果專案正在進行中,需要找料件?Trivago!當然不是,請找ICShopping,上面可以比較各種適合Maker的不同料件,找飯店 Trivago、找球隊Lamigo、找艾莎 Let it go、找賣場 Costco、找Dora Diego、找女友 單身狗,那找料件當然就ICShopping啊!」權威得意洋洋地說。

「沒有押韻!失敗!」 PM腦說。

「抱歉我的錯!我回去坐。」權威回說。

或許你的專案才開起步,需要找其他人聊聊,那麽,其實你需要的是Makerspace。全台灣有許多Makerspace,麻煩大家在網路上找找囉。

Ches拔本體說:「接下來的11和12頁『開放資源和傳統公司資源的不同』再麻煩讀者自己看一下,照著Key手也很酸。讓我們直接進入第13項!」

13. 開放硬體專案構思實錄

好的,接下來進入專案構思實錄,首先,你需要有一個Idea,這個Idea通常來自於日常生活。例如平常追劇的人,想想如何追劇最舒服,如何改善追美劇或大陸劇找不到片源,以及如何用最快的速度找片源來看,或利用Alexa Echo語音輸入後幫忙找片源。

例如我之前在追《通靈少女》,前三集到處都找不到,YouTube也沒有,只好到對岸找片源,但每5分鐘進一次廣告,這也太扯!如果李千娜在唱歌的時候,酸奶廣告或人人車廣告出現,那不是很冏嗎?

而我們的開放長照智慧燈座,一開始是用Arduino測試構思,確認可以動作後,才進入下一階段。在EVT 階段,縮小了開放硬體的尺寸,直接去找合適廠商的料件,畫了電路圖及PCB/Layout,與設計外殼並行。

在DVT 階段,就要用比較正式的殼及做功能測試Function test,而在PVT就要做一些準備上市的測試,例如EMI/Safety與品質測試,最後就是以量產為目標導向了。

開放硬體構思流程 (簡報:Ches拔)

14. Simple Care

「現在說明一下為什麼我們要做這個專案,主要原因是RD腦沒跟長輩住在一起,但大約知道長輩每日的生活作息:例如7點到7點半長輩如果沒出門買菜,8點打電話回家有人接,那可能就是感冒或生病了。所以RD想知道長輩每一天確切的生活作息,及今天有沒有出門等等。」PM腦說。

15. 專案發想

「我跟老爸住一起,老爸有痛風不能喝酒,但我們家有一個小酒窖,我想知道老爸通常都什麼時候進去。這也算是一個室內定位的技術,有沒有辦法知道獨處在家的長輩平常到哪兒去了?」PM腦說。

16. 實際遇到的問題

PM腦持續說明這個案子的由來。實際遭遇的問題有二:如何解決每日作息的記錄問題,與該怎麼減輕照護者的壓力。

現在一個家庭的照護者責任,通常集中落在一個人的肩膀上,這樣壓力太大了,不如分攤壓力,讓全家的成員都是照護者。而RD腦用第一代的樣品,歸納出他家長輩一整天的生活作息,統整為作息紀錄表,再加上AI與圖示,就能了解每一筆數據的意義,可作為全年無休的智能管家。

17. 解決方案

解決方案示意圖 (簡報:Ches拔)

目前這一代的改良,只要使用者戴著BLE裝置就好,而且不限於手環。

如果家中長輩篤信民間信仰,那我們就跟宮廟合作,出一個BLE護身符,再請師公以七七四十九天的加持,保證長輩會帶在身上。接著,只要長輩經過有智能燈座的空間,就會上傳BLE資料,再由數據分析,達到我們想做的AI照護。

「如果廠商願意跟我們合作,當然得到的長輩生理資訊愈多,就越能做到智能照護。」PM腦說。

Ches拔本體:「第18與第19頁是軟體與硬體設計,實際還在修正中,再請讀者自行參閱。」

20. 附加智能調光功能

「既然都做成燈座了,我們就把歐美熱門的遠端智能燈泡調光功能也加進去吧!這樣可以跟心愛的人在家吃浪漫的燭光晚餐⋯⋯哦不!是稍微把燈泡調暗的情境晚餐才對。」PM腦補充。

21. 附加智能保全功能

我們將智能保全也加了進去,只要連結目前廠商做的PIR/Door Sensor或一堆感測器與燈座,這樣就是一個很強大的居家保全。

22. 多合一開放式專案設計——完成!

「所以呢!這個專案就成了結果長照、室內定位、智能燈泡與居家保全的四合一開放專案。」PM腦說著。

「什麼?!這是開放專案?」權威舉手發言。

「是的,這是開放專案。」PM腦回應。

「那你要寫不自殺聲明,因為你擋到太多人的財路,而且專案還是開放的 。」權威說。

「因為沒有這種多合一專案,公司也不願意投入精力去整合,只好做點下班娛樂,但我們希望有更多廠商願意一起投入嘗試,也許能激發些不同的火花。」PM腦說。

23. Simple Care應用場景

「這個專案目前可以應用在這些情境上。」PM腦說明著:

1、家中長輩生活作息分析
2、幼兒園或安養院人員定位,超出一定範圍即警示
3、智慧燈座有Lora模塊,可做寵物或小孩的追蹤器
4、帶有調光功能的LED燈泡情境燈調控
5、智能保全
6、辦公室財產物品定位

權威舉手插話:「還有一個啦!我解釋一下。有一次我帶著我姐姐的小孩去水上樂園,但其中一個滑水道有身高限制,外甥不能玩,我叫外甥在下面等我滑下來。說實在那滑水道速度還不錯,玩起來挺High。但我一滑下來卻發現外甥不見了!哇靠!大爺我雖然是個潮肥宅,號稱肥宅界的金城武,但金城武是不婚主義,現階段是要怎麼生一個還我姐姐啦!」

「我找了好久才聽到廣播說有小孩走失了,後來外甥被帶到某個店家吃冰淇淋,我決定帶下次跟外甥出門要把繩子也帶上。所以說,遊樂園人員協尋是很重要的!如何在第一時間在遊樂園這麼大的地方找到你要的人。」權威認真說。

「謝謝你,這是你今天提出最有用的建議。」PM腦說。

24. 運用社群的力量

如同我們的專案是為了幫助社會,當專案規劃完成後,運用社群的力量,找勇士們一起幫忙!所以我們要去找MakerPRO的歐大,也只有歐大能帶領勇士拿冠軍!

結語

今天很開心能在這個聚會分享主題,現場徵求勇士們加入我們,讓我們用雙手溫暖這個社會。也希望大家能加入我們的社群,如何操作已寫在物聯網學習筆記1。最近正在整理所有的Code,好放上Github。最後感謝權威的出現,讓大家沒睡著。

(本文同步發表於作者部落格「物聯網學習筆記1」,原文連結;責任編輯:林佳盈)

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