DIY Arduino萬向節(jié)｜自穩(wěn)平臺

在本教程中，我們將學(xué)習(xí)如何建立一個(gè)Arduino萬向節(jié)或一個(gè)帶有伺服電機(jī)的自穩(wěn)定平臺。本教程實(shí)際上是先前關(guān)于 .

概述

我用三維建模軟件設(shè)計(jì)了萬向節(jié)。它由3臺MG996R伺服電機(jī)組成，用于3軸控制，以及MPU6050傳感器、Arduino和電池的底座。

您可以在以下位置找到并下載此三維模型以及用于三維打印的STL文件：

使用我的，我3D打印了所有的部件，它們都非常完美。

裝配

組裝萬向節(jié)很容易。我從安裝偏航伺服開始。我用M3螺栓和螺母把它固定在底座上。

下一步，我用同樣的方法固定了滾動伺服。這些零件是專門設(shè)計(jì)的，以方便安裝MG996R伺服系統(tǒng)。

為了將零件相互連接，我使用了圓喇叭，它作為伺服系統(tǒng)的附件。

首先，我們需要用兩個(gè)螺栓將圓喇叭固定在底座上，然后用另一個(gè)螺栓將其連接到之前的伺服系統(tǒng)上。

我重復(fù)了這個(gè)過程，組裝其余的組件，變槳伺服和頂部平臺。

下一步，我通過伺服線通過支架的開口，以保持他們的組織。然后我插入MPU6050傳感器，用螺栓和螺母將其固定在底座上。

為了給這個(gè)項(xiàng)目供電，我用了2節(jié)鋰離子電池，我把它們放在這個(gè)電池架上。我用兩個(gè)螺栓和螺母把電池座固定在底座上。

2節(jié)鋰離子電池將產(chǎn)生約7.4V的電壓，但我們需要5伏的電壓來為Arduino和伺服系統(tǒng)供電。

這就是為什么我使用了一個(gè)降壓轉(zhuǎn)換器，將7.4伏轉(zhuǎn)換為5伏。

Arduino萬向節(jié)電路圖

現(xiàn)在剩下的，就是把一切聯(lián)系起來。這里的電路圖和所有的電路圖都需要連接起來。

您可以從以下鏈接獲取本Arduino教程所需的組件：

MPU6050 IMU

MG996R伺服

降壓轉(zhuǎn)換器

Arduino Uno

試驗(yàn)板和跨接導(dǎo)線

最后，我把電子元件和電線壓入底座，用底部的蓋子蓋住它們。

有了這個(gè)，自平衡平臺或Arduino萬向節(jié)就完成了，它的工作和預(yù)期一樣好。剩下的就是看看程序。

Arduino代碼

本例中的Arduino代碼是對MPU6050 U DMP6示例的修改 .

代碼說明：所以，我們使用輸出可讀的偏航，俯仰和橫搖。

// Get Yaw, Pitch and Roll values

#ifdef OUTPUT_READABLE_YAWPITCHROLL

mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);

mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);

mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity);

// Yaw, Pitch, Roll values - Radians to degrees

ypr[0] = ypr[0] * 180 / M_PI;

ypr[1] = ypr[1] * 180 / M_PI;

ypr[2] = ypr[2] * 180 / M_PI;

// Skip 300 readings (self-calibration process)

if (j <= 300) {

correct = ypr[0]; // Yaw starts at random value, so we capture last value after 300 readings

j++;

}

// After 300 readings

else {

ypr[0] = ypr[0] - correct; // Set the Yaw to 0 deg - subtract the last random Yaw value from the currrent value to make the Yaw 0 degrees

// Map the values of the MPU6050 sensor from -90 to 90 to values suatable for the servo control from 0 to 180

int servo0Value = map(ypr[0], -90, 90, 0, 180);

int servo1Value = map(ypr[1], -90, 90, 0, 180);

int servo2Value = map(ypr[2], -90, 90, 180, 0);

// Control the servos according to the MPU6050 orientation

servo0.write(servo0Value);

servo1.write(servo1Value);

servo2.write(servo2Value);

}

#endif

一旦我們得到這些值，首先我們把它們從弧度轉(zhuǎn)換成度。

// Yaw, Pitch, Roll values - Radians to degrees

ypr[0] = ypr[0] * 180 / M_PI;

ypr[1] = ypr[1] * 180 / M_PI;

ypr[2] = ypr[2] * 180 / M_PI;

然后我們等待或讀取300個(gè)讀數(shù)，因?yàn)樵诖似陂g傳感器仍處于自校準(zhǔn)過程中。另外，我們捕捉偏航值，它在開始時(shí)不像俯仰和橫搖值為0，而是總是一些隨機(jī)值。

// Skip 300 readings (self-calibration process)

if (j <= 300) {

correct = ypr[0]; // Yaw starts at random value, so we capture last value after 300 readings

j++;

}

在300個(gè)讀數(shù)之后，首先我們通過減去上面捕獲的隨機(jī)值將偏航設(shè)置為0。然后我們將偏航、俯仰和橫搖的值從-90度映射到0到180度，這些值用于驅(qū)動伺服系統(tǒng)。

// After 300 readings

else {

ypr[0] = ypr[0] - correct; // Set the Yaw to 0 deg - subtract the last random Yaw value from the currrent value to make the Yaw 0 degrees

// Map the values of the MPU6050 sensor from -90 to 90 to values suatable for the servo control from 0 to 180

int servo0Value = map(ypr[0], -90, 90, 0, 180);

int servo1Value = map(ypr[1], -90, 90, 0, 180);

int servo2Value = map(ypr[2], -90, 90, 180, 0);

// Control the servos according to the MPU6050 orientation

servo0.write(servo0Value);

servo1.write(servo1Value);

servo2.write(servo2Value);

}

最后利用寫函數(shù)，把這些值作為控制信號發(fā)送給伺服系統(tǒng)。當(dāng)然，你可以禁用偏航伺服，如果你只想穩(wěn)定的X和Y軸，并使用這個(gè)平臺作為相機(jī)常平架。

請注意這遠(yuǎn)不是好的相機(jī)萬向節(jié)。運(yùn)動不平穩(wěn)，因?yàn)檫@些伺服不是為了這樣的目的。真正的相機(jī)萬向節(jié)使用一種特殊類型的為了獲得流暢的動作。所以，考慮這個(gè)項(xiàng)目只是為了教育目的。