Roll and Pitch Axis Gimbal for GoPro for Arduino - Servo and MPU6050 Gyro: 4 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

Ez az oktatóanyag a Dél -Floridai Egyetem Makecourse projektkövetelményének teljesítésével jött létre (www.makecourse.com)

A projekt célja az volt, hogy egy 3 tengelyes Gimbal-t készítsen a GoPro számára Arduino nano + 3 szervomotorral + MPU6050 giroszkóp/gyorsulásmérővel. Ebben a projektben az MPU6050 giroszkóp/gyorsulásmérő segítségével vezéreltem a 2 tengelyt (Roll and Yaw)..

Ez a munka magában foglalja a Gimbal mechanikus alkatrészeinek összes 3D -s tervezési fájlját is. Megosztottam.stl fájlokat a könnyű 3D nyomtatáshoz, és 3D tervezési fájlokat az alján.

A projektem elején az volt a tervem, hogy 3 tengelyes kardántengelyt építek 3 kefe nélküli motorral, mivel a kefe nélküli motorok simaak és érzékenyebbek a szervomotorokhoz képest. A kefe nélküli motorokat nagysebességű alkalmazásokban használják, így beállíthatjuk a motorvásárlás ESC (vezérlő) sebességét. De ahhoz, hogy a kefe nélküli motort használhassam a Gimbal projektben, rájöttem, hogy úgy kell vezetnem a kefe nélküli motort, mint egy szervót. Szervómotorokban a motor helyzete ismert. A kefe nélküli motoroknál azonban nem ismerjük a motor helyzetét, ezért ez a kefe nélküli motor hátránya, amelyre nem tudtam rájönni, hogyan kell meghajtani. Végül úgy döntöttem, hogy 3 MG995 szervomotorral fogom használni a nagy nyomatékú Gimbal projektet. Az MPU6050 giroszkóp segítségével 2 szervómotort irányítottam a gördülési és dőléstengelyekhez, az elfordulási tengely szervomotorját pedig HC-05 bluetooth és Android applikációval.

1. lépés: Alkatrészek

Az összetevők, amelyeket ebben a projektben használtam;

1- Arduino Nano (1 egység) (Micro usb)

2- MG995 szervomotorok (3 egység)

3- GY-521 MPU6050 3 tengelyes gyorsulásmérő/giroszkóp (1 egység)

4- HC-05 Bluetooth modul (az elfordulási (Servo3) tengely távoli vezérléséhez)

4-5V-os micro usb hordozható töltő

2. lépés: 3 szervomotor + MPU6050 gyro + HC-05 megvalósítása

Szervóvezetékek

Szervo1 (tekercs), szervo2 (hangmagasság), szervo3 (elfordulás)

A szervomotoroknak 3 vezetéke van: VCC (piros), GND (barna vagy fekete), PWM (sárga).

D3 => Szervo1 PWM (sárga vezeték)

D4 => Servo2 PWM (sárga vezeték)

D5 => Servo3 PWM (sárga vezeték)

Arduino 5V PIN -je => 3 szervomotor VCC (piros).

Arduino GND PIN -je => 3 szervomotor GND (barna vagy fekete)

MPU6050 giroszkóp huzalozás

A4 => SDA

A5 => SCL

3,3 V Arduino PIN => MPU6050 VCC

Az Arduino GND PIN -kódja => GND az MPU6050 -ből

HC-05 Bluetooth vezeték

D9 => TX

D10 => RX

3.3 V Arduino PIN-kód => HC-05 Bluetooth VCC

Az Arduino GND PIN-kódja => A HC-05 Bluetooth GND-je

3. lépés: 3D tervezés és funkcionalitás

Elkészítettem a Gimbal 3D -s tervezését, figyelembe véve a piacon értékesített egyéb Gimbals -t. Három fő alkatrész van, amelyek szervomotorokkal forognak. Terveztem egy GoPro tartót, amely megfelel a méretének.

A szerkesztés megkönnyítése érdekében az összes 3D -s.step fájl alul van megosztva.

4. lépés: Vezérlőmechanizmus

A Gimbal projektem fő algoritmusa Quaternion forgatást használ, amely az Euler szögek alternatívája. A helper_3dmath.h könyvtárat használtam referenciaként, hogy lehetővé tegyem a zökkenőmentes mozgást a Quaternion algoritmus használatával. Bár a Pitch tengely reakciója zökkenőmentes, a tekercs tengelye késik, hogy reagáljon a bot mozgására. A Quaternion algoritmus használatával sikerült szabályoznom a Roll és Pitch szervomotorokat. Ha használni szeretné az elfordulási tengelyt, akkor előfordulhat, hogy a második MPU6050 -t kell használnia, csak az elfordulási tengely vezérléséhez. Alternatív megoldásként konfiguráltam a HC-05-t, és az androidos alkalmazással távolról vezéreltem az elfordulási tengelyt gombokkal. A nyomógomb minden megnyomásakor az elfordulási tengely szervója 10 fokkal elfordul.

Ebben a projektben a könyvtárak, amelyeket külsőleg kellett importálnom, a következők;

1- I2Cdev.h // A wire.h-val használható, hogy lehetővé tegye a kommunikációt az MPU6050 készülékkel

2- "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" // Giroszkóp könyvtár

3- // Lehetővé teszi a digitális tűk RX és TX csapokká alakítását (szükséges a HC-05 Bluetooth modulhoz)

4-

5- // Lehetővé teszi a kommunikációt az I2C eszközökkel, amelyek két adatcsapot (SDA és SCL) használnak => MPU6050

A fő kódot Jeff Rowberg készítette, és a projekt funkcióinak megfelelően módosítottam, és megjegyzést fűztem az ino fájl összes funkciójához.