RoboCam 📹🤖

Ein ESP32-basiertes ferngesteuertes Kamerasystem mit Live-Video-Streaming und Servo-Motor-Steuerung.

🤖 Komponenten:

• 2x MG90S Servos
• 2640 Kamera Modul (optional)
• ESP32 CAM-Modul, QIQIAZI ESP32
• Kabel, Flash Adapter
• Lichtring (optional)

🎯 Features

• Live Video Streaming über WebSocket
• Servo-Motor-Steuerung für Pan/Tilt-Bewegungen
• Web-Interface mit responsivem Design
• Multi-Client-Support mit Client-Zähler
• LED-Beleuchtung (WS2812 RGB-Strip)
• Flask-Proxy-Server für erweiterte Funktionen
• Benutzer-Authentifizierung im Proxy-Modus

📚 Workshop & Entstehungsgeschichte

Dieses Projekt entstand aus dem SUSCam Workshop vom 01.06.2024. Der ursprüngliche Workshop-Code und die Grundlagen findest du hier:

🔗 SUSCam Workshop Repository

Das RoboCam-Projekt erweitert die Workshop-Grundlagen um erweiterte Features wie Proxy-Server, Authentifizierung und verbesserte Hardware-Steuerung.

🏗️ Hardware-Anforderungen

ESP32Cam

• ESP32-CAM Modul
• 2x Servo-Motoren (SG90 oder ähnlich)
• WS2812 LED-Strip (optional)
• Stromversorgung (5V/2A empfohlen)

Verkabelung

ESP32-CAM Pin → Komponente
GPIO 14       → Servo 1 (X-Achse)
GPIO 2        → Servo 2 (Y-Achse)
GPIO 4        → WS2812 Data Pin
GND           → Servo/LED GND
5V            → Servo/LED VCC

🚀 Installation

1. ESP32Cam Firmware

# Repository klonen
git clone https://github.com/yourusername/RoboCam.git
cd RoboCam/ESP32Cam

# Konfiguration erstellen
cp include/config.h-template include/config.h

Bearbeiten Sie include/config.h mit Ihren WiFi-Credentials:

const char* const WIFI_SSID = "IhrWLAN";
const char* const WIFI_PASSWORD = "IhrPasswort";

Build und Upload mit PlatformIO:

# Mit Make
make flash

# Oder direkt mit PlatformIO
pio run --target upload

2. Flask Proxy-Server (Optional)

cd ../CamProxy

# Python Virtual Environment
python -m venv venv
source venv/bin/activate  # Linux/Mac
# oder: venv\Scripts\activate  # Windows

# Dependencies installieren
pip install -r requirements.txt

# Umgebungsvariablen konfigurieren
cp .env.example .env
# Bearbeiten Sie .env mit Ihren Einstellungen

# Admin-Benutzer erstellen
python scripts/create_admin.py

# Server starten
python app.py

🎮 Verwendung

Direkter Zugriff auf ESP32

1. ESP32 mit Strom versorgen
2. IP-Adresse im Serial Monitor notieren
3. Browser öffnen: http://ESP32_IP_ADRESSE

Mit Flask-Proxy

1. Proxy-Server starten
2. Browser öffnen: http://localhost:5000
3. Mit Admin-Credentials einloggen

🕹️ Steuerung

Web-Interface

• Pfeiltasten: Kamera bewegen
• Kreis-Button: Zentrieren
• Slider: Präzise Positionierung
• Licht-Button: LED-Beleuchtung ein/aus

WebSocket-Kommandos

Kommando	Beschreibung	Beispiel
"getframe"	Einzelnen Frame anfordern	-
"up"/"down"/"left"/"right"	Servo-Bewegung	ws.send("up")
"center"	Auf Startposition zurück	ws.send("center")
{"x":90,"y":45}	Direkte Positionierung	ws.send('{"x":90,"y":45}')
"get_pos"	Aktuelle Position abrufen	Antwort: {"x":90,"y":45}
"get_limits"	Bewegungsgrenzen abrufen	Antwort: {"min_x":0,"max_x":180,...}
"light_on"/"light_off"	LED-Steuerung	ws.send("light_on")

📁 Projektstruktur

RoboCam/
├── ESP32Cam/                 # ESP32 Firmware
│   ├── src/
│   │   └── main.cpp          # Hauptprogramm
│   ├── lib/                  # Custom Libraries
│   │   ├── cam/              # Kamera-Klasse
│   │   ├── robo/             # Servo-Steuerung
│   │   └── light/            # LED-Steuerung
│   ├── include/
│   │   ├── config.h          # Konfiguration (zu erstellen)
│   │   └── config.h-template # Konfigurationsvorlage
│   ├── platformio.ini        # PlatformIO Konfiguration
│   └── Makefile              # Build-Automatisierung
├── CamProxy/                 # Flask Web-Server
│   ├── app.py                # Hauptanwendung
│   ├── models.py             # Datenbankmodelle
│   ├── templates/            # HTML-Templates
│   ├── static/               # CSS/JS/Images
│   └── scripts/              # Hilfsskripte
└── README.md                 # Diese Datei

⚙️ Konfiguration

ESP32 Einstellungen

In ESP32Cam/include/config.h:

// WLAN-Konfiguration
const char* const WIFI_SSID = "IhrWLAN";
const char* const WIFI_PASSWORD = "IhrPasswort";

// Servo-Konfiguration
#define GPIO_SERVO_1  14        // X-Achse Pin
#define GPIO_SERVO_2  2         // Y-Achse Pin
#define START_POS_X   90        // Start-Position X
#define START_POS_Y   45        // Start-Position Y
#define MIN_POS_X     0         // Minimum X Position
#define MAX_POS_X     180       // Maximum X Position
#define MIN_POS_Y     0         // Minimum Y Position
#define MAX_POS_Y     180       // Maximum Y Position

// Performance-Einstellungen
#define MAX_CLIENTS   5         // Maximale WebSocket-Clients
#define FRAME_INTERVAL 100      // Frame-Intervall in ms

Flask-Proxy Einstellungen

In CamProxy/.env:

SECRET_KEY=ihr_sehr_sicherer_geheimer_schlüssel
DATABASE_URL=sqlite:///robocam.db
ESP32CAM_IP=192.168.1.100
ADMIN_USERNAME=admin
ADMIN_PASSWORD=sicheres_passwort
DEBUG=False

🔧 API-Referenz

WebSocket Events (ESP32)

Eingehende Nachrichten

• String-Kommandos: "up", "down", "left", "right", "center", etc.
• JSON-Kommandos: {"x": 90, "y": 45} für direkte Positionierung
• Abfragen: "get_pos", "get_limits", "client_count"

Ausgehende Nachrichten

• Binärdaten: JPEG-Frames für Video-Stream
• JSON-Responses: Positionsdaten, Limits, Client-Anzahl

Flask-Routen

Route	Methode	Beschreibung	Auth
/	GET	Hauptseite mit Kamera-Interface	✅
/login	GET/POST	Login-Formular	❌
/logout	GET	Benutzer abmelden	✅
/health	GET	Server-Gesundheitsstatus	❌

🛠️ Entwicklung

Build-System

# ESP32 kompilieren und flashen
cd ESP32Cam
make flash

# Nur kompilieren
make build

# Clean build
make clean

# Serial Monitor
make monitor

Debugging

# ESP32 Serial Output
make monitor

# Flask Debug-Modus
export FLASK_DEBUG=1
python app.py

🐛 Troubleshooting

Häufige Probleme

1. Kamera startet nicht

   • Stromversorgung prüfen (min. 5V/1A)
   • WiFi-Credentials in config.h überprüfen
   • Serial Monitor für Fehlermeldungen

2. Servos bewegen sich nicht

   • Pin-Konfiguration in config.h überprüfen
   • Servo-Stromversorgung kontrollieren
   • Positionslimits in config.h anpassen

3. WebSocket-Verbindung fehlschlägt

   • ESP32 IP-Adresse korrekt?
   • Firewall-Einstellungen prüfen
   • Client-Limit (MAX_CLIENTS) erhöhen

4. Proxy-Server startet nicht

   • Python-Dependencies installiert?
   • .env-Datei korrekt konfiguriert?
   • Port 5000 bereits belegt?

Debug-Ausgaben

ESP32 Serial Monitor zeigt:

• WiFi-Verbindungsstatus
• Client-Verbindungen/Trennungen
• Empfangene WebSocket-Nachrichten
• Kamera-Status

📊 Performance

Optimierungen

• Frame-Rate: Anpassbar über FRAME_INTERVAL (default: 100ms)
• Bildqualität: Konfigurierbar in Camera-Klasse
• Client-Limit: Über MAX_CLIENTS einstellbar
• CPU-Frequenz: Optional auf 240MHz erhöhbar

Monitoring

• Client-Anzahl: Real-time im Web-Interface
• Frame-Rate: Über Serial Monitor
• Memory Usage: PlatformIO Monitor

🤝 Contributing

1. Fork des Repositories
2. Feature-Branch erstellen (git checkout -b feature/amazing-feature)
3. Änderungen committen (git commit -m 'Add amazing feature')
4. Branch pushen (git push origin feature/amazing-feature)
5. Pull Request erstellen

📄 Lizenz

Dieses Projekt ist unter der MIT-Lizenz lizenziert - siehe LICENSE für Details.

🙏 Danksagungen

• ESP32-CAM Community
• AsyncWebServer Library
• Flask Framework
• PlatformIO Team

📞 Support

Bei Fragen oder Problemen:

• GitHub Issues öffnen
• Wiki durchsuchen
• Diskussionen im Forum