Arduino - Servo və MPU6050 Gyro istifadə edərək GoPro üçün Roll və Pitch Axis Gimbal: 4 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Bu təlimat, Cənubi Florida Universitetindəki Makecourse layihəsi tələbinin yerinə yetirilməsi üçün yaradılmışdır (www.makecourse.com)

Bu layihənin məqsədi Arduino nano + 3 servo mühərrikləri + MPU6050 gyro/accelerometer istifadə edərək GoPro üçün 3 oxlu Gimbal qurmaq idi. Bu layihədə MPU6050 gyro/accelerometer istifadə edərək 2 oxlu (Roll and yaw) idarə etdim, üçüncü ox (yaw) Android App Store-da olan HC-05 və Arduino BlueControl tətbiqinin köməyi ilə uzaqdan və əllə idarə olunur..

Bu işə Gimbalın mexaniki komponentlərinin bütün 3D dizayn faylları da daxildir. Aşağıdakı 3D çap və 3D dizayn sənədləri üçün.stl fayllarını paylaşdım.

Layihəmin əvvəlində planım 3 fırçasız mühərriklə 3 oxlu gimbal qurmaq idi, çünki fırçasız mühərriklər servo mühərriklərə nisbətən hamar və daha həssasdır. Fırçasız mühərriklər yüksək sürətli tətbiqlərdə istifadə edildiyindən ESC (nəzarətçi) mühərrik alış sürətini tənzimləyə bilərik. Ancaq Gimbal layihəsində fırçasız motordan istifadə edə bilmək üçün fırçasız motoru servo kimi idarə etməli olduğumu anladım. Servo mühərriklərdə mühərrikin yeri məlumdur. Ancaq fırçasız motorda motorun vəziyyətini bilmirik, buna görə də onu necə idarə edəcəyimi anlaya bilmədiyim fırçasız motorun dezavantajıdır. Sonda Gimbal layihəsi üçün lazım olan yüksək tork üçün 3 MG995 servo mühərrikdən istifadə etmək qərarına gəldim. MPU6050 gyro istifadə edərək, yuvarlanma və addım oxu üçün 2 servo mühərriki idarə etdim və HC-05 bluetooth və Android tətbiqindən istifadə edərək yaw ox servo motorunu idarə etdim.

Addım 1: Komponentlər

Bu layihədə istifadə etdiyim komponentlər;

1- Arduino Nano (1 ədəd) (Mikro usb)

2- MG995 Servo mühərrikləri (3 ədəd)

3- GY-521 MPU6050 3 oxlu akselerometr/giroskop (1 ədəd)

4- HC-05 Bluetooth Modulu (Yaw (Servo3) oxunu uzaqdan idarə etmək üçün)

4-5V mikro usb portativ şarj cihazı

Addım 2: 3 Servo Motor + MPU6050 Gyro + HC-05 tətbiq etmək

Servo naqilləri

Servo1 (Roll), Servo2 (Pitch), Servo3 (Yaw)

Servo mühərriklərində 3 tel var: VCC (qırmızı), GND (qəhvəyi və ya qara), PWM (sarı).

D3 => Servo1 PWM (sarı tel)

D4 => Servo2 PWM (sarı tel)

D5 => Servo3 PWM (sarı tel)

Arduino 5V PIN => 3 servo mühərrikin VCC (qırmızı).

Arduinonun GND PIN kodu => 3 servo mühərrikin GND (qəhvəyi və ya qara)

MPU6050 girro naqilləri

A4 => SDA

A5 => SCL

3.3 Arduino PIN kodu => MPU6050 VCC

Arduinonun GND PIN kodu => MPU6050 -nin GND

HC-05 Bluetooth naqilləri

D9 => TX

D10 => RX

3.3 Arduino V PIN => HC-05 Bluetooth VCC

Arduinonun GND PIN kodu => HC-05 Bluetooth-un GND

Addım 3: 3D Dizayn və İşlevsellik

Bazarda satılan digər Gimbalsdan istifadə edərək Gimbalın 3D dizaynını tamamladım. Servo mühərrikləri ilə fırlanan üç əsas komponent var. Ölçüsünə uyğun bir GoPro montajı hazırladım.

Bütün 3D dizaynın.step faylı, redaktəni asanlaşdırmaq üçün aşağıda paylaşılır.

Addım 4: Nəzarət Mexanizmi

Gimbal layihəmin əsas alqoritmi Euler açılarına alternativ olan Quaternion rotasiyasından istifadə edir. Quaternion alqoritmindən istifadə edərək hamar hərəkəti təmin etmək üçün bir istinad olaraq helper_3dmath.h kitabxanasından istifadə etdim. Pitch oxunun cavabı hamar olsa da, yuvarlanma oxu çubuq hərəkətinə cavab vermək üçün gecikir. Quaternion alqoritmindən istifadə edərək Roll və Pitch servo mühərriklərini idarə edə bildim. Yaw oxundan istifadə etmək istəyirsinizsə, yaw oxunu idarə etmək üçün ikinci MPU6050 istifadə etməyiniz lazım ola bilər. Alternativ bir həll olaraq, düymələrdən istifadə edərək Android tətbiqi ilə HC-05 və uzaqdan idarə olunan yaw oxunu konfiqurasiya etdim. Düyməni basmaq üçün hər basışda yaw oxu servo 10 dərəcə dönər.

Bu layihədə xaricdən idxal etməli olduğum kitabxanalar aşağıdakı kimidir;

1- I2Cdev.h // MPU6050 ilə ünsiyyəti təmin etmək üçün tel.h ilə istifadə olunur

2- "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" // Giroskop kitabxanası

3- // Rəqəmsal sancaqları RX və TX sancaqlarına çevirməyə imkan verir (HC-05 bluetooth moduluna ehtiyac var)

4-

5- // İki məlumat pinindən (SDA və SCL) istifadə edən I2C cihazları ilə ünsiyyət qurmağa imkan verir => MPU6050

Əsas kod Jeff Rowberg tərəfindən yaradılmışdır və mən onu layihə funksiyama uyğun olaraq dəyişdirdim və ino faylında bütün funksiyaları şərh etdim.