Roll and Pitch Axis Gimbal për GoPro duke përdorur Arduino - Servo dhe MPU6050 Gyro: 4 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:22

Ky udhëzues u krijua në përmbushje të kërkesës së projektit të Makecourse në Universitetin e Floridës së Jugut (www.makecourse.com)

Qëllimi i këtij projekti ishte ndërtimi i një Gimbal me 3 boshte për GoPro duke përdorur Arduino nano + 3 servo motorë + gyro/akcelerometër MPU6050. Në këtë projekt, unë kontrollova 2-aks (Roll dhe yaw) duke përdorur gyro/akcelerometër MPU6050, aksi i tretë (yaw) kontrollohet nga distanca dhe me dorë me ndihmën e HC-05 dhe aplikacionit Arduino BlueControl i cili është në Android App Store Me

Kjo punë përfshin gjithashtu të gjitha skedarët e dizajnit 3D të përbërësve mekanikë të Gimbal. Kam ndarë skedarë.stl për printim lehtësisht 3D dhe skedarë të dizajnit 3D në fund.

Në fillim të projektit tim, plani im ishte të ndërtoja gimbal me 3 boshte me 3 motorë pa furça, sepse motorët pa furça janë të lëmuar dhe më të përgjegjshëm në krahasim me motorët servo. Motorët pa furça përdoren në aplikime me shpejtësi të lartë, kështu që ne mund të rregullojmë shpejtësinë e blerjes së motorit ESC (kontrollues). Por për të qenë në gjendje të përdor motorin pa furça në projektin Gimbal, kuptova se duhet të drejtoj motorin pa furça si një servo. Në motorët servo, pozicioni i motorit është i njohur. Por në motorin pa furça, ne nuk e dimë pozicionin e motorit, kështu që është një pengesë e motorit pa furça të cilin nuk mund ta kuptoja se si ta drejtoja. Në fund vendosa të përdor 3 servo motorë MG995 për projektin Gimbal me çift rrotullues të lartë. Kam kontrolluar 2 motorë servo për rrotullimin dhe boshtin e katranit duke përdorur xhiro MPU6050, dhe kam kontrolluar servo motorin e aksit yaw duke përdorur bluetooth dhe aplikacionin Android HC-05.

Hapi 1: Përbërësit

Komponentët që kam përdorur në këtë projekt;

1- Arduino Nano (1 njësi) (Mikro usb)

2- Motorët servo MG995 (3 njësi)

3- GY-521 MPU6050 Përshpejtues/xhiroskop 3 aksesh (1 njësi)

4- Moduli Bluetooth HC-05 (Për të kontrolluar aksin e yaw (Servo3) në distancë)

4- Ngarkues portativ mikro USB 5V

Hapi 2: Zbatimi i 3 Servo Motors + MPU6050 Gyro + HC-05

Servo tela

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

Servo motorët kanë 3 tela: VCC (e kuqe), GND (kafe ose e zezë), PWM (e verdhë).

D3 => Servo1 PWM (tela të verdhë)

D4 => Servo2 PWM (tela të verdhë)

D5 => Servo3 PWM (tela të verdhë)

5V PIN i Arduino => VCC (e kuqe) e 3 servo motorëve.

GND PIN i Arduino => GND (ngjyrë kafe ose e zezë) prej 3 servo motorësh

Instalime gyro MPU6050

A4 => SDA

A5 => SCL

3.3 V PIN i Arduino => VCC i MPU6050

GND PIN i Arduino => GND i MPU6050

HC-05 Lidhje Bluetooth

D9 => TX

D10 => RX

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

GND PIN i Arduino => GND i HC-05 Bluetooth

Hapi 3: Dizajni dhe Funksionaliteti 3D

Kam përfunduar modelimin 3D të Gimbal duke marrë referencë për Gimbals të tjerë që shitet në treg. Ekzistojnë tre përbërës kryesorë të cilët rrotullohen me servo motorë. Kam krijuar një montim GoPro i cili i përshtatet madhësisë së tij.

Skedari.step i të gjithë dizajnit 3D ndahet në fund për të mundësuar redaktimin më të lehtë.

Hapi 4: Mekanizmi i Kontrollit

Algoritmi kryesor i projektit tim Gimbal përdor rrotullimin Quaternion i cili është alternativë ndaj këndeve të Euler. Kam përdorur bibliotekën helper_3dmath.h si referencë për të mundësuar lëvizjen e qetë duke përdorur algoritmin Quaternion. Edhe pse përgjigjja e boshtit të katranit është e qetë, boshti i rrotullës vonon për t'iu përgjigjur lëvizjes së shkopit. Duke përdorur algoritmin Quaternion, unë kam qenë në gjendje të kontrolloj servo motorët Roll dhe Pitch. Nëse dëshironi të përdorni boshtin e devijimit, mund t'ju duhet të përdorni MPU6050 të dytë vetëm për të kontrolluar boshtin e devijimit. Si një zgjidhje alternative, unë konfigurova HC-05 dhe kontrollova aksin e largimit nga distanca me aplikacionin android duke përdorur butona. Në çdo shtypje për të shtypur butonin, servo boshti i devijimit rrotullohet 10 gradë.

Në këtë projekt, bibliotekat që duhej të importoja nga jashtë janë si më poshtë;

1- I2Cdev.h // Përdoret me wire.h për të mundësuar komunikimin me MPU6050

2- "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" // Biblioteka e xhiroskopit

3- // Ai lejon shndërrimin e kunjave digjitalë në kunjat RX dhe TX (needshtë e nevojshme për modulin bluetooth HC-05)

4-

5- // Mundëson komunikimin me pajisjet I2C të cilat përdorin dy kunja të dhënash (SDA dhe SCL) => MPU6050

Kodi kryesor është krijuar nga Jeff Rowberg, dhe unë e modifikova atë sipas funksionalitetit të projektit tim dhe komentova të gjitha funksionet në skedarin ino.