TVE 14 038 juni
Examensarbete 15 hp Juni 2014
Trådlösa tvättrobotar
Trådlös internetåtkomst för Envirologic ABs tvättrobotar
Olof Grund
Teknisk- naturvetenskaplig fakultet UTH-enheten
Besöksadress:
Ångströmlaboratoriet Lägerhyddsvägen 1 Hus 4, Plan 0
Postadress:
Box 536 751 21 Uppsala
Telefon:
018 – 471 30 03
Telefax:
018 – 471 30 00
Hemsida:
http://www.teknat.uu.se/student
Abstract
Trådlösa tvättrobotar
Wireless cleaning robots
Olof Grund
Envirologic AB tillverkar tvättrobotar för diverse miljöer. Idag behöver man ta sig till roboten för att konfigurera robotens inställningar. Istället vill man nu att trådlöst kunna göra ändringar över internet. På marknaden finns det en mängd olika varianter av objekt som kan koppla upp sig mot nätverk men till detta ställs det även en del krav som att roboten måste enkelt kunna koppla upp sig mot ett lokalt Wifi och gå förbi lokala brandväggar m.m. Rent konstruktionsmässigt måste lösningen ha antenner och roboten måste fortsatt vara IP67-klassad.
Lösningen heter Tosibox. Tosibox använder sig av VPN-teknik och kan enkelt installeras i roboten med hjälp av dess två antenner. Vidare har Tosibox utvecklad mjukvara för att enkelt nå roboten över internet.
Ämnesgranskare: Teresa Sardan Handledare: Jan Sandberg
Innehåll
1 Sammanfattning 4
2 Introduktion 4
2.1 Dagsläge . . . 4
2.2 Krav på utrustning och konstruktion . . . 6
2.3 Nätverk . . . 6
3 Metod 9 4 Resultat 10 4.1 Industriella lösningar . . . 10
4.1.1 Anybus . . . 10
4.1.2 Tosibox . . . 11
4.2 Kommersiella lösningar . . . 12
4.2.1 ASUS RT-N12D1 . . . 12
4.2.2 Två routrar . . . 13
4.2.3 Mobilt bredband . . . 13
4.3 VPN . . . 14
4.4 Konstruktion . . . 15
5 Diskussion 16 5.1 Wifi-lösning . . . 16
5.2 Konstruktionslösning . . . 17
6 Slutsatser 17
7 Referenser 18
1 Sammanfattning
Envirologic tillverkar helautomatiska tvättrobotar för diverse grovt nedsmutsade miljöer. Idag sker all konfiguration av robotens digitala funktioner manuellt via robotens display. Projektet kommer att se till möjligheten att integrera roboten över ett trådlöst nätverk och installation av nödvändig utrustning för detta. Den bakomliggande tanken är att Envirologics personal men också dess brukare ska få möjlighet till konfiguration via internet och då slippa ta sig till robotens plats.
Envirologics robotar har idag en s.k. Human Machine Interface-panel (HMI- panel) med ethernet-uttag. Genom att koppla upp denna panel via en ethernetkabel till något som kan koppla upp sig mot ett lokalt Wi-Fi har roboten en länk till in- ternet. Idag finns såväl kommersiella som industriella lösningar till det men då roboten verkar i tuffa miljöer finns det en del krav. Roboten måste fortfarande va- ra vattentätt och kunna verka obehindrat (med antenner i åtanke) och samtidigt ha god förmåga att mottaga data från ett lokalt Wi-Fi. Rent praktiskt måste lös- ningen också vara enkel för vidare installation på nya robotar och servicemässigt gentemot kund.
Figur 1: Översiktsbild över problemställning.
2 Introduktion
2.1 Dagsläge
För varje dag ökar mängden föremål som är uppkopplade mot internet. Detta för att föremålen vill dela eller bli tilldelad data. Envirologics robotar är inget undan- tag.
Envirologics robotar verkar på en mängd olika platser inom Sverige och utan- för våra gränser. Med huvudsäte i Uppsala och med sex stycken anställda kan det vara olämpligt att tilldela personal för att göra en längre resa för att konfigurera en av robotens inställningar, då detta kan kräva långa resor för en liten arbetsuppgift.
Därför vill Envirologic ha möjlighet att hemifrån kunna göra ändringar.
Roboten har en touchpanel som fungerar som länken mellan människa och robotens dator, en s.k. Human Machine Interface (HMI). Robotens dator är en Programmable Logic Controller (PLC) som idag används i de flesta av automati- serade maskiner. För bild, se fig. 2 nedan. PLC:t är inledningsvis förprogrammerat för att enkelt programmeras på plats för att utföra kundens tvättbehov. HMI:t, det vill säga panelen, är uppbyggt på operativsystemen Codesys och Windows CE, och programmeras i miljön JMobile Suite utgivet av EXOR1.
(a) FATEK 40MCT (b) uniOP 507
Figur 2: Robotens PLC respektive HMI.
Panelen kan programmeras till att ha en webbläsare för åtkomst till eventu- ella inställningar i det som kommer verka som anslutning mot internet. Men pa- nelen kan programmeras så att den även agerar som server för vissa funktioner.
Som server kan klienter koppla upp sig antingen med VNC-funtion eller genom en webbläsare med ett specifikt webbgränssnitt. VNC ger en möjlighet att direkt återspegla det som presenteras på panelen på en dator och möjligheten att styra panelen från detta program, d.v.s. en skärmdelare likt Windows variant Remote Desktop. Vid uppkoppling med direkt IP i en webbläsare på dator, mobil eller ta- blet blir man presenterad specifika sidor som är programmerade i JMobile. Det vill säga, i JMobile programmeras panelen för sig och vad som ska presenteras i en webbläsare för sig, men dessa kan sammanlänkas så att om en ändring görs i webbläsaren kommer även detta synas i panelen (och i sin tur påverka roboten).
För att idag göra ändringar i PLC:t så kopplas en ethernetkabel in i HMI:t och vidare till en dator. Ethernetkabeln ska istället kopplas till en brygga som kan koppla upp sig mot ett lokalt WiFi. Hur denna brygga ska se ut är vad som söks i detta projekt.
Svårigheten kommer främst ligga i att hitta en lösning där roboten vid uppstart ska kunna koppla upp sig mot internet utan att behöva isärmonteras för att komma
1JMobiles hemsida: http://www.jmobile.net.
åt det objekt som ska tilldela internet. Vanligtvis så har man en ethernetkabel ansluten från objekt till dator och via dator så ställer man in det som behövs för att objektet ska kunna koppla upp sig. Det går ej heller att ha en ethernetkabel uthängandes från roboten på grund av de krav som ställs, såsom vattentäthet.
2.2 Krav på utrustning och konstruktion
Envirologics robotar är snarlika varandra vilket betyder att en lösning kommer att fungera på alla. Dock så ställs det några krav på vald utrustning. De robotar som finns idag är IP67-klassade vilket de måste fortsatt vara. Räckvidden för uppkopp- ling ska vara cirka 30 meter i en ladumiljö och med en överföringshastighet på ca 5 kb/s. Strömförsöjningen ska erhållas från robotens inbyggda batterier.
Utrustningen måste placeras på en lämplig plats inuti roboten där den inte stör övrig utrustning. Den ska samtidigt vara placerad så att den tål stötar och inte blir överhettad.
2.3 Nätverk
Internet Protocol (IP), uttrycks vanligtvis med TCP/IP där TCP står för ”Transmission Control Protocol”. TCP/IP är en arkitektur för datakommuniktion över olika nät- verk och delas upp i olika lager med olika funktioner. TCP/IP har fyra eller fem lager som kommunicerar med varandra hierarkiskt. Alla datorer eller dylikt med nätverksfunktion mot internet kommer alltid att ha en så kallad IP-adress som kan liknas med en gatuadress. För att datorer ska kunna skicka paket med data till varandra måste de veta adressen sinsemellan så att rätt paket hamnar på rätt plats. Om router används så kommer alla datorer på routerns nätverket få sam- ma IP-adresser för kommunikation externt mot internet och olika IP-adresser för kommunikation internt i det lokala nätverket. I ett större nätverk med många da- torer kan det vara nödvändigt att dela upp nätverket i olika ”subnet”, man kallar det ”subnetting”. Då avdelar man olika IP-adresser till olika subnets för struktur och ordning. T.ex. kan ett större kontorskomplex som är indelat i olika avdelning få varsitt subnet. Inom IPv4 (Internet Protocol version 4), som används för största delen av kommunikation över internet, så används ”subnet masks” för att avdela en större mängd IP-adresser vidare till ett nätverk [1], s. 340.
Routrar används idag överallt för datakommunikation och för att dela inter- net mellan många datorer. I ett nätverk bestämmer routern till vilken adress ett datorpaket skall skickas härnäst, detta kallas dirigering. Dirigering fungerar ef- fektivt då en router vid varje givet tillfälle använder sig antingen av sin egen så kallade routingtabell eller ett så kallat routingprotokoll för att beräkna bästa vägen för paketet. Där skillnaden är att routingprotokoll är en samverkan mellan routrar medans routingtabellen är en intern egenskap hos enskild router. När routern själv
ej vet till vilket nätverk paketet skall skickas så sänds det till ”Default gateway”
som vanligtvis är anslutningspunkten mot internet. Då skickas paketet ut mot in- ternet och uppåt i ett hierarkiskt system av routrar tills dess att den når en router som är sammankopplad nedåt med den dator paketet skall nå.
För att nå en dator bakom en router från internet krävs det Port forwarding.
Inom ett lokalt nätverk fås som tidigare sagt varje dator ett unikt internt IP. Om man tilldelar dessa unika IP:n ett portnummer under inställning för routern så kan man när man ansluter mot routerns externa IP även lägga till portnumret. Likt 85.15.215.77:27015, där 85.15.215.77 är routerns externa IP och 27015 är porten.
Då kommer routern att skicka vidare till den interna IP:n som är specifierad mot det portnumret och man har då nått en dator bakom routern. I detta läga är det viktigt att utrusta lösningen med en kraftig brandvägg så roboten inte är öppen mot internet för eventuella attacker.
Ett objekt som har möjlighet att sända ut och mottaga datapaket trådlöst går under benämningen Access Point (AP). En router har oftast en AP inbyggd men bör inte förväxlas med andra typer av objekt som har samma funktion. Ett objekt som är en AP kan t.ex. inte ha möjligheten att dela vidare datapaket mot inter- net som en router men kan dela vidare mot närmaste trådade objekt. Vidare finns
”trådlös brygga”, eller ”wireless bridge”, vilket är en möjlighet att skapa en tråd- lös kommunikation mellan två trådade enheter.
Dagens kommersiella routrar har oftast inbyggda funktioner som ”Repeater- funktionen”. En router inställd som repeater tar emot data från ett WiFi och sänder det vidare, alltså förlängs sänderområdet från ursprungsroutern. Detta används ofta i större områden eller i områden som har svag mottagningsförmåga av WiFi.
Namnet kommer av att routern då måste repetera tillbaka till ursprungsroutern innan det skickar det vidare. Då halveras överföringshastigheten då en router bara kan skicka en signal i taget. I försök med kommersiella routrar kommer ASUS RT-N12D1 att användas, se fig 3.
Figur 3: ASUS RT-N12D1
Virtual Private Network (VPN) är en teknik för säker kommunikation mellan två punkter i ett datanätverk. Ett VPN mellan två noder kallas en ”tunnel” och används i många fall som ett sätt att nå ett nätverk över ett osäkert nätverk såsom internet. Enkelt fungerar det så att data kapslas in i ett IPsec datagram innan det skickas vidare. IPsec är ett protokoll för att etablera krypterad autentisering mel- lan noder där datapaketet innan det skickas vidare krypteras och att slutnoden är den enda som vet hur man ska kryptera tillbaka det [1], s. 718. Inom VPN finns det en mängd olika lösningar. På marknaden finns färdiga lösningar och det är för- hållandevis enkelt att ställa in en kommersiell router ”modell enkel” till en VPN- server. Det som behövs göras är att uppgradera firmware till någon OpenSource mjukvara likt DD-WRT eller Tomato [2] [3]. Därefter beställs VPN-mjukvara likt OpenVPN för tillgång till ett domännamn och anslutningsmöjlighet [4]. ASUS routrar, likt RT-N12, erbjuder ett gratis VPN-domän.
WiFi och Bluetooth sänder nätverkssignaler på 2,4 GHz eller 5 GHz [5]. Detta är de två banden av radiofrekvens som är öppen för kommunikation för allmänhe- ten i de flesta länder. Ett alternativ som sänder på 2,4 GHz är vanligtvis billigare och sänder längre avstånd medans ett alternativ på 5 GHz anses ha högre över- föringshastiget och har mindre chans att störa ut annan utrustning då 2,4 GHz används till många vardagliga produkter [6]. Dock finns det alternativ som sänder på båda frekvenserna och denna funktion kallas ”Dual-band” och kan alternera eller bestämmas att sända på båda banden.
Ett annat sätt att utvidga sändningsområdet och öka överföringshastighet är att byta antenn [7]. Det finns främst två sorters antenner. Rundriktade och de rik- tade med skillnaden på signalens sprindningsvinkel [8]. Antenner har olika höga antennvinster som mäts i dBi (decibel isotropic). Dock är det inte bara själva an- tennens antennvinst som avgör totala antennvinst. Man måste se till faktorer som effektuttag, avstånd, vilken väg signalen måste gå, störningar i luften, placering av antenn och andra trådlösa nätverk i närområdet. För installation av ny antenn har trådlösa routrar eller nätverkskort generellt anslutningar för antenner som kallas
”Reverse Polarity SMA” (RP-SMA eller rSMA) men det finns även anslutning- ar som ”Reverse Polarity TNC” och ”N-kontakt”. Alla nämnda är koaxiala och skillnaden ligger i deras fysiska storlek [8].
Sammanfattningsvis målen för detta projekt:
• Skapa internetåtkomst för Envirologics robotar.
• Ta hänsyn till robotens IP-klassning såväl som krav på användarvänlighet.
• Finna en metod för att säkerställa åtkomst mot och från internet med hjälp av HMI-panelen och dess mjukvara JMobile.
3 Metod
För att säkerställa att panelen når internet är en webbläsare i panelen då panelen saknar en kommandotolk för att ”pinga” mot internet. Viktigt att säkerställa är även det omvända, att nå panelen via internet. Detta görs genom att sätta upp en webbsida med panelen som server som nås med direkt IP. På denna sida kan något grafiskt presenteras och programmeras till att om den ändras i webbläsaren, ändras den även på panelen. Detta programmeras i JMobile Suite.
Öppna JMobile. Under Project Properties, PageMgr finns det en i högerkant Plug-in. Ställ in WebKit till true. Nu kommer en webbläsarfunktion installeras till panelen vid nästa nerladdning av programvara till panel. Möjlighet finns nu också att lägga till en widget-webbläsare under Widget Gallery, Media och klicka på menyn så dyker Web Controls upp. Denna widget placeras på lämpligt ställe.
Lägg även till en Widget av typ Knob, se fig 4, på lättåtkomligt ställe.
Skapa en ny Page under Web, Pages. Lägg till en widget av samma typ som tidigare (Knob). Gå in under Config och Tags. Skapa ny Tag av typ unsignedInt.
Gå tillbaka till din Knob och klicka på den. Under DataLink kan man tilldela den en Tag. Lägg till den Tag som nyss skapats. Gå nu även till den andra Knob och lägg till samma Tag. Nu är de sammankopplade.
Under Run finns först Export Web Pages. Klicka OK och låt den ladda klart.
Gå tillbaka till Run och välj Manage target. Klicka där för att komma åt en meny som hanterar objekt som går att hitta i ditt nätverk. Sök efter panel med panelens IP. Ladda ner projektet till panelen.
Om panelen är uppkopplad mot ett nätverk med internet skall nu möjlighet finnas att gå ut på internet via webbläsar-widgeten. Vidare finns möjligheten att med ett VNC-program koppla upp sig mot panelen. Skriver du in panelens IP i webbläsaren så kommer du till den Web Page som du skapat. Om du vrider på knappen som visas (Knob) i VNC eller i webbläsaren vrids den i panelen också.
Figur 4: Grafiskt reglage ”Knob” ur jMobile Suite.
Vald utrustning testas i kontorsmiljö tillsammans med de komponenter som är väsentliga i roboten, det vill säga HMI-panel och PLC.
4 Resultat
4.1 Industriella lösningar
På den industriella marknaden finns det idag mängd av olika lösningar för trådlös kommunikation. Främst finner man produkter som verkar som Wireless Bridge men även routrar och mer avancerade produkter som Tosibox nedan. Övergripan- de är att dessa antingen verkar i tuffa miljöer, med god räckvidd eller har speciella funktioner som kan anses användbara i industrin.
4.1.1 Anybus
Figur 5: Anybus Wireless Bridge
Anybus har en lösning där man med två enheter skapar en Wireless-bridge lös- ning. En modul kopplas in med ethernetkabel i router och den andra modulen i objektet som ska kopplas upp. Detta ska kunna göras väldigt enkelt enligt instruk- tioner med några få knapptryck på modulens SMART-knapp [9].
Med em uppsättning av två Anybus-enheter med uppgraderat Firmware så er- hålls en trådlösa brygga genom att följa Quick Setup Guide-manualen. Om inställ- ningar behöver göras så nås de två enheterna på IP 192.168.0.98 och 192.168.0.99 respektive. Vid manuell installation av dessa bör det uppmärksammas att De- fault Gateway ligger på 255.255.0.0 vilket i många fall skiljer sig från standard 255.255.255.0.
Funktion Storlek (mm) Antenn Sändningsfrekvens Pris
Wireless-bridge 91 x 66 x 36,2 - Dual-band 1500 kr
Tabell 1: Data för Anybus Wireless Bridge.
4.1.2 Tosibox
Figur 6: Tosibox med Key-enhet ovanpå Lock-enhet
Tosibox har en välutvecklad och digitalt säker lösning. En fysisk USB-enhet (likt ett USB-minne) medföljer till varje modul. Tosibox använder sig av uttrycken
”Key” och ”Lock” för respektive enhet. Varje Lock-enhet kan bara användas av en person med rätt Key-enhet och flera Lock-enheter kan kopplas ihop till samma Key-enhet [10].
För att ställa in Tosibox så att den kan koppla upp sig mot ett Wifi behöver en ethernetkabel vara kopplad från panel ett av enhetens LAN-uttag. Varje Lock- enhet har ett unikt privat IP och vid anrop av enhetens IP från webbläsaren i pane- len når man en konfigurationssida där man kan logga in och ställa in Tosiboxen.
Hur man gör detta följes ur medföljande manual [11].
På Key-enheten finns installationsfiler för ett program vars uppgift är kommu- nikation mellan den dator där Key-enheten är ikopplad och alla dess tillhörande Lock-enheter. Efter genomförd installation startas programmet och man erhålls en lista med alla sammankopplade enheter. Vid dubbelklick på vald IP når man över internet direkt den tillhörande panelen via en webbläsare och även inställningar för Tosiboxen. Varje Tosibox har en tilldelad privat IP i stil med 10.x.x.x [12].
Den är unik för alla Tosibox i världen och är tilldelad centralt från företaget som skapar dem.
Tosibox använder sig av den öppna mjukvaran OpenVPN. OpenVPN är mjuk- vara för en teknik att sätta upp VPN där både Lock- och Key-enhet agerar klient och kopplar upp sig mot en lokal server hos företaget Tosibox. Enskilt kopplar de båda enheter upp sig via internet mot en server och paras där ihop, därav sin unika private IP. I Lock-enheten finns en liten PC för att kunna utföra detta och skiljer sig därför på många vis från andra routrar. Detta medför att kunden ej behöver förändra något i sitt eget internet så länge roboten når internet.
Funktion Storlek (mm) Antenn Sändningsfrekvens Pris Router (VPN) 132 x 99 x 35,5 2 st (2 dBi,
rSMA) *
2,4 GHz 6000 kr
Tabell 2: Data för Tosibox.
*Tosibox har egen lösning för kraftigare antenn.
4.2 Kommersiella lösningar
En lösning som hittas i den vardagliga fackhandeln har i många fall tillräckligt god prestanda för sökt ändamål. De är gjorda för en hemmamiljö och saknar då möjligheten att verka i samma tuffa miljö som vissa industriella lösningar, men samtidigt är de mycket billigare. Med en smart konstruktionslösning där enheten skyddas kan de potentiellt fungera lika bra som en dyrare industriell lösning.
4.2.1 ASUS RT-N12D1
ASUS RT-N12D1 är en vardaglig router som ofta ses i hemmen. Den har många inbyggda funktioner och däribland repeater-funktionen som är användbar i vårt fall. Routern går att ställas in till repeater med hjälp av panelen enligt följande:
1. Koppla in dator och panel med ethernetkabel i router.
2. Logga in på datorn och ställ in inställningar till router-läge. Dessa inställ- ningar är i sig inte nödvändiga utan klicka bara vidare.
3. Gå in på Administrator och gör fabriksåterställning.
4. Skriv in valfria tecken i panelens webbläsare och klicka sök. Då kommer man vidarebefordras till routerns inloggning.
5. Följ instruktion på panelen för att ställa in router i repeaterläge. Observe- ra att detta kräver tid då hemsidorna är krävande och panelen inte är den snabbaste.
6. Starta om.
Nu kommer routern kunna ta emot data från lokalt WiFi och skicka vidare till panelen.
När routern är inställd som repeater skickar den bara vidare data från den rou- ter som redan existerar på plats (kallas nu huvudroutern). Det betyder att repeatern är ”osynlig” för panelen och huvudroutern som är kopplad mot repeatern är den
router panelen ser. Huvudroutern kommer ge panelen ett internt IP men från Inter- net syns bara huvudrouterns IP. Detta betyder att Port Forwarding måste användas för att någon utifrån ska kunna komma åt panelen.
Funktion Storlek (mm) Antenn Sändningsfrekvens Pris Repeater 179 x 128 x 28 2 st (5 dBi,
rSMA)
2,4 GHz 300 kr
Tabell 3: Data för en router.
4.2.2 Två routrar
Med två routrar (t.ex. ASUS enligt ovan) kan den ena kopplas in i det lokala nätverket med ethernetkabel och vara förinställd att sända ut ett nytt WiFi, som AP, som den andra routern i roboten (också förinställd som repeater) kommer att känna igen. Den router som kopplas in i nätverket kan då också vara förinställd med Port forwarding.
4.2.3 Mobilt bredband
Med ett USB-modem skulle varje robot direkt få ett IP mot internet utan att ligga bakom någon router. Dock måste man se till att från operatören få denna funktion vid beställning. Detta brukar vara en tilläggstjänst som kallas publik-IP. Denna tilläggstjänst är dock ofta bundet till abonnemang vilket betyder månadskostnad för varje robot. Ett mobilt bredband med kontantkort skulle dra ner kostnaden då internetanvändandet kommer ses som minimalt men ger inte ett publikt IP.
USB-modemet brukar ha ett crc9-uttag så att en extern antenn kan kopplas ihop med modemet [13], se figur 7. Detta är ett måste för att antennen ska sitta utanför roboten.
(a) Crc9-kontakt med RP-SMA Female. (b) Crc9-uttag i mobilt bredband.
Figur 7: Anslutningsmöjlighet med crc9-kontakt.
I en lada, på landet, kan täckningen för 3G/4G-nätverket vara begränsad. För att öka detta kan modemet vara kopplat till en extern router som sänder ut ett känt Wifi som en reapeter i roboten kopplar upp sig mot. Då kan denna externa enhet installeras på en lämpligare plats (t.ex. utomhus) för åtkomst till 3G/4G men ändå inom räckvidd för roboten.
Funktion Storlek (mm) Antenn Sändningsfrekvens Pris
Mobilt internet * *, ** * 300-600
kr + ev.
månads- kostnad Tabell 4: Data för mobilt bredband.
*Beror på val angående extern enhet.
**Går att applicera i stort sett valfri antenn m.h.a. crc9- kontakt.
4.3 VPN
I ett fall där man sätter in en VPN-server i roboten krävs det för en VPN-tunnel att en klient utifrån internet kopplar upp sig mot servern för en säker förbindelse.
Detta kräver dock, om routern ligger bakom en annan router, att den första routern som förfrågan om uppkoppling mot VPN når är redo att skicka vidare paketet.
För detta krävs att man tillåter detta manuellt likt Port Forwarding. Kund behöver därav göra inställningar i sitt nätverk. Samma gäller för PPTP även om router
ställs in som klient till servern.
Detta kan skilja sig om enheten i roboten istället agerar klient som via inter- net kan koppla upp sig mot en server (förslagsvis placerat hos Envirologic) och skapa en VPN-tunnel. Då kopplas två klienter samman i servern, t.ex. en dator på Envirologic och en robot. För att detta ska fungera krävs någon form av till- hörande enkel PC som kan utföra detta då varje VPN-klient inte endast agerar i webbläsaren utan är ett program som ej kan installeras på panelen.
4.4 Konstruktion
Vald enhet kan ej placeras externt på roboten då detta begränsar dess redan tidi- gare funktioner, IP-klassning på enheten kan därav bortses. Enheten kan antingen sitta under chassit ovanför bilbatterierna. Då får ethernetkabeln dras därifrån till panelen (gul färg, figur 8). Alternativt utökar man chassit för panelen och placerar enheten i direkt anslutning till panelen (röd färg, figur 8).
Figur 8: Färgade områden visar möjliga områden för placering av enhet. Rött om- råde visar enhet under panelen. Gult område intill bilbatterierna under chassit.
Antennerna kommer att placeras på utsidan av roboten genom att borra hål i chassit och täta. Det finns ett par lämpliga placeringsmöjligheter, enligt figur 9 nedan.
Figur 9: Färgade områden visar möjliga områden för placering av antenn. Blått område på tornet, gult område på chassit, rött område på panelens chassi.
5 Diskussion
5.1 Wifi-lösning
Det bästa alternativet är det dyraste. Tosibox är en enkel lösning för säker kommu- nikation och lätt åtkomst från dator. Om man har en Key-enhet för varje kund får man lätt upp en lista i datorn över varje robot kunden har och genom ett musklick är man uppkopplad med roboten. Konstruktionsmässigt är detta också ett bra al- ternativ. Med två antenn-uttag som går att förlänga är extern placering på roboten inga problem. Vidare är Tosibox liten och robust.
Att skapa något med liknande VPN-funktion som Tosiboxen anses möjligt.
Det kräver en liten PC för att koppla upp sig mot Wifi och för att hantera server- kommunikation. Denna PC måste ha mjukvara som kan göra det möjligt att logga in på ett Wifi och koppla upp sig mot en server, likt en VPN-klient.
Mobilt bredband är också ett fungerande alternativ. Med lösningen att man kopplar ihop USB-modemet med en router som en extern enhet som sedan sänder ut ett Wifi robotarna känner igen fås ett unikt IP för just denna externa enhet.
Vidare kan man ställa in denna router för Port Forwarding så att varje robot hos kund får en egen port och på det viset nå varje enskild robot. Det kommer att behövas ett abonnemang per kund för att få publik IP och vidare kan det krävas utländska abonnemang för robotar utomlands. Denna externa enhet är lämplig för ladugårdsmiljöer, men kan ses som ett problem i industrin då den måste placeras på en lämplig plats.
De två ovanstående alternativen är just bra för att då slipper kunden konfigu- rera sin router för Port forwarding. Port forwarding i sig är inte svårt för den som
kan hantera datorer, men för många av mer praktisk kunnighet kan det vara ett bökigt moment. Detta är något också som i industrin kan vara omöjligt med spe- ciella interna nätverk. För lösningar med kommersiella routrar är detta ett måste hos kund för att roboten ska få åtkomst. Om detta förbises krävs det för en router ett Wifi på plats och inställningar enligt ovan. För två routrar förutsätter detta att det finns ett nätverk man kan komma åt med ethernetkabel. Om detta finns krävs det ett fåtal förinställningar innan utskick till kund. Det goda med dessa lösningar är att priset blir rejält billigt.
Två stycken Anybus-enheter är enkelt att sätta upp om det finns ett lokalt nät- verk att koppla upp sig mot med ethernetkabel. Dock fallerar denna lösning på att det inte finns någon möjlighet att ha antenner och att kund måsta använda sig av Port forwarding. Då måste enheten sända ifrån inuti av roboten vilket inte är möj- ligt då chassit är av metall. Dock finns det väldigt snarlika industriella lösningar med antenn-möjlighet men även dessa kräver trådad åtkomst till nätverket med internetåtkomst och även Port forwarding.
5.2 Konstruktionslösning
Enheten bör placeras intill panelen, enligt rött område i figur 8. Då behöver den sammanslutande ethernetkabel ej dras längre sträckor över roboten. Detta tillsam- mans med att placera antennerna på panelens chassi, på rött område enligt figur 9, koncentrera lösning på ett område. Antennerna kommer att komma tillräckligt högt upp och även en liten bit bort från roboten och signalen bör ej störas av dess metallchassi. Vidare är antennerna då inte ivägen för tornet och dess funktion.
Gult område är att föredra om enheten placeras intill batterierna men kan ge då- lig signal då de kommer lågt ner och tätt intill roboten. Antenner på blått område kommer förmodligen ge bäst signal. Högt upp och fritt. Däremot måste kabel dras till den genom tornet.
För att placera antenner på utsidan av chassit krävs det att en förlängningskabel av typ rSMA-kabel (hane/hona). Dessa finns att köpa hos de flesta kabelåterför- säljare. Själva kabeln är varken stor eller otymplig att jobba med vilket gör att den enkelt kan dras inuti roboten.
6 Slutsatser
Envirologic ABs mål om att finna en lösning som får roboten ut på internet och åtkomstbar från internet är uppfyllt. Tosibox är enkelt att installera i roboten och när den är på plats hos kund är det enkelt att koppla upp den mot ett Wifi. Med hjälp av Tosibox VPN-teknik kommer man förbi kundens alla brandväggar och eventuella port-problem hos routrar. När roboten når internet är det lätt för En-
virologics personal att komma åt roboten med hjälp av tillhörande Key-enheten (USB-sticka).
Med ett utropspris på ca 6000 kronor går det med största sannolikhet att för- handla ner priset med försäkran om att denna produkt kommer att användas långt in i framtiden.
7 Referenser
[1] Kurose, J. F. and Ross, K. W. (2013). Computer Networking A Top-Down Approach. Addison-Wesley Educational Publishers Inc, 6th ed.
[2] Wikipedia [2014-04-22]. Tomate (firmware). http://en.wikipedia.
org/wiki/Tomato_(firmware)[2014-05-20]
[3] DD-WRT [2014-04-24]. What Is DD-WRT?. http://www.dd-wrt.
com/wiki/index.php/What_is_DD-WRT%3F[2014-05-20]
[4] OpenVPN Server [2014-05-20]. Access Server Overview. http:
//openvpn.net/index.php/access-server/overview.html [2014-05-20]
[5] Goldsmith, A (2005) . Wireless Communications. Cambridge University Press.
[6] Mitchell, B. Is 5 GHz Wi-Fi Network Hardware Better than 2.4 GHz?.
http://compnetworking.about.com/od/wirelessfaqs/f/
5ghz-gear.htm[2014-05-20]
[7] Mitchell, B. Replacing the Wi-Fi Antenna On a Wireless Router.
http://compnetworking.about.com/od/wirelessfaqs/
f/5ghz-gear.htm[2014-05-20]
[8] Kjell & Company. Trådlöst nätverk. http://www.kjell.com/
fraga-kjell/hur-funkar-det/natverk/hemnatverk/
tradlost-natverk[2014-05-20]
[9] Anybus (2014-05-20). Produktsida Anybus Wireless Bridge. http://
anybus.com/products/wireless_bridge.shtml[2014-05-20]
[10] Tosibox (2014-05-20). Produktsida Tosibox. http://www.tosibox.
com/products/[2014-05-20]
[11] Tosibox (2014) . Tosibox User Manual. Tosbiox Oy. Ver 2.7.
[12] IP-adress. Privat IP-adress. http://ip.nu/privat-ip-adress/
[2014-05-20]
[13] Communica. Antenner för 3G och 4G datakommunikation. http://www.
communica.se/?static=antenner$[2014-05-20]
