Roll ja Pitch Axis Gimbal GoPro jaoks, kasutades Arduino - Servo ja MPU6050 güroskoopi: 4 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

See juhend on loodud Lõuna -Florida ülikooli Makecourse'i projektinõude täitmiseks (www.makecourse.com)

Selle projekti eesmärk oli ehitada GoPro jaoks 3-teljeline Gimbal, kasutades Arduino nano + 3 servomootorit + MPU6050 güroskoop/kiirendusmõõtur. Selles projektis juhtisin kaheteljelist (pöörlemist ja pööramist), kasutades güroskoopi/kiirendusmõõturit, kolmandat telge (pööramist) juhitakse kaugjuhtimisega ja käsitsi, kasutades rakendust HC-05 ja rakendust Arduino BlueControl, mis on saadaval Android App Store'is.

See töö hõlmab ka kõiki Gimbali mehaaniliste komponentide 3D -disainifailid. Jagasin.stl -faile hõlpsalt 3D -printimiseks ja 3D -kujundusfaile allosas.

Projekti alguses oli mul plaan ehitada 3-teljeline kardaan 3 harjadeta mootoriga, sest harjadeta mootorid on servomootoritega võrreldes siledad ja reageerivad paremini. Harjadeta mootoreid kasutatakse suure kiirusega rakendustes, nii et saame reguleerida mootori ESC (kontroller) ostmise kiirust. Kuid selleks, et saaksin Gimbal projektis kasutada harjadeta mootorit, mõistsin, et pean harjadeta mootoriga sõitma nagu servo. Servomootorites on mootori asukoht teada. Kuid harjadeta mootori puhul ei tea me mootori asukohta, seega on see harjadeta mootori puuduseks, millest ma ei saanud aru, kuidas seda juhtida. Lõpuks otsustasin kasutada 3 MG995 servomootorit suure pöördemomendiga Gimbal projekti jaoks. Juhtisin 2 servomootorit rull- ja sammu telje jaoks, kasutades MPU6050 güroskoopi, ja juhtisin pöörlemistelje servomootorit, kasutades HC-05 Bluetoothi ja Androidi rakendust.

Samm: komponendid

Komponendid, mida ma selles projektis kasutasin;

1- Arduino Nano (1 ühik) (mikro-USB)

2- MG995 servomootorid (3 ühikut)

3- GY-521 MPU6050 3-teljeline kiirendusmõõtur/güroskoop (1 ühik)

4- HC-05 Bluetooth-moodul (pöörde (Servo3) telje kaugjuhtimiseks)

4- 5V mikro-USB kaasaskantav laadija

2. samm: rakendage 3 servomootorit + MPU6050 Gyro + HC-05

Servo juhtmestik

Servo1 (rull), servo2 (samm), servo3 (pööramine)

Servomootoritel on 3 juhtmest: VCC (punane), GND (pruun või must), PWM (kollane).

D3 => Servo1 PWM (kollane traat)

D4 => Servo2 PWM (kollane traat)

D5 => Servo3 PWM (kollane traat)

Arduino 5V PIN => 3 servomootori VCC (punane).

Arduino GND PIN => 3 servomootori GND (pruun või must)

MPG6050 güroskoobi juhtmestik

A4 => SDA

A5 => SCL

Arduino 3,3 V PIN -kood => MPU6050 VCC

Arduino GND PIN => MPN6050 GND

HC-05 Bluetooth-juhtmestik

D9 => TX

D10 => RX

3,3 V Arduino PIN-kood => HC-05 Bluetoothi VCC

Arduino GND PIN-kood => HC-05 Bluetoothi GND

Samm: 3D -disain ja funktsionaalsus

Lõpetasin Gimbal'i 3D -disaini, võttes arvesse teisi turul müüdavaid Gimballe. Servomootoritega pöörlevaid põhikomponente on kolm. Ma kavandasin GoPro kinnituse, mis sobib selle suurusega.

Kogu 3D -kujunduse.step -fail on redigeerimise hõlbustamiseks jagatud allosas.

4. samm: juhtimismehhanism

Minu Gimbal projekti peamine algoritm kasutab Quaternioni pöörlemist, mis on Euleri nurkade alternatiiv. Kasutasin Quaternioni algoritmi abil sujuva liikumise võimaldamiseks viitena raamatukogu helper_3dmath.h. Kuigi Pitch -telje reaktsioon on sujuv, on rulli telje viivitus pulga liikumisele reageerimiseks. Quaternioni algoritmi kasutades suutsin juhtida Roll- ja Pitch -servomootoreid. Kui soovite kasutada tagasilöögitelge, peate võib -olla kasutama teist MPU6050, et juhtida telge. Alternatiivse lahendusena konfigureerisin nuppude abil androidrakendusega kaugjuhtimise teel HC-05 ja juhtisin kõrvalekalde telge. Iga nupuvajutusega pöörleb pöördetelje servo 10 kraadi.

Selles projektis olid raamatukogud, mida ma pidin väljast importima, järgmised;

1- I2Cdev.h // Kasutatakse koos wire.h-ga, et võimaldada MPU6050-ga suhtlemist

2- "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" // Güroskoobi kogu

3- // See võimaldab teisendada digitaalsed tihvtid RX- ja TX-tihvtideks (vaja on Bluetooth-moodulit HC-05)

4-

5- // See võimaldab suhelda I2C seadmetega, mis kasutavad kahte andmestikku (SDA ja SCL) => MPU6050

Põhikoodi on loonud Jeff Rowberg ja ma muutsin seda vastavalt oma projekti funktsionaalsusele ja kommenteerisin kõiki funktsioone ino -failis.