Arduino का उपयोग करके GoPro के लिए रोल और पिच एक्सिस जिम्बल - सर्वो और MPU6050 Gyro: 4 चरण

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

यह निर्देश दक्षिण फ्लोरिडा विश्वविद्यालय (www.makecourse.com) में मेककोर्स की परियोजना की आवश्यकता को पूरा करने के लिए बनाया गया था।

इस परियोजना का लक्ष्य Arduino nano + 3 सर्वो मोटर्स + MPU6050 gyro/accelerometer का उपयोग करके GoPro के लिए 3-अक्ष वाला जिम्बल बनाना था। इस परियोजना में, मैंने MPU6050 gyro/accelerometer का उपयोग करके 2-अक्ष (रोल और यॉ) को नियंत्रित किया, तीसरे-अक्ष (yaw) को दूरस्थ रूप से और मैन्युअल रूप से HC-05 और Arduino BlueControl ऐप की मदद से नियंत्रित किया जाता है जो एंड्रॉइड ऐप स्टोर में है।.

इस कार्य में जिम्बल के यांत्रिक घटकों की सभी 3डी डिज़ाइन फ़ाइलें भी शामिल हैं। मैंने आसानी से 3D प्रिंटिंग के लिए.stl फ़ाइलें और नीचे 3D डिज़ाइन फ़ाइलें साझा कीं।

मेरे प्रोजेक्ट की शुरुआत में, मेरी योजना 3 ब्रशलेस मोटर्स के साथ 3-एक्सिस जिम्बल बनाने की थी, क्योंकि ब्रशलेस मोटर्स सर्वो मोटर्स की तुलना में चिकनी और अधिक प्रतिक्रियाशील होती हैं। ब्रशलेस मोटर्स का उपयोग उच्च गति अनुप्रयोगों में किया जाता है, इसलिए हम ईएससी (नियंत्रक) खरीदने वाली मोटर की गति को समायोजित कर सकते हैं। लेकिन जिम्बल प्रोजेक्ट में ब्रशलेस मोटर का उपयोग करने में सक्षम होने के लिए, मुझे एहसास हुआ कि मुझे सर्वो की तरह ब्रशलेस मोटर चलानी होगी। सर्वो मोटर्स में, मोटर की स्थिति ज्ञात होती है। लेकिन ब्रशलेस मोटर में, हम मोटर की स्थिति नहीं जानते हैं, इसलिए यह ब्रशलेस मोटर की कमी है जिसे मैं समझ नहीं पाया कि इसे कैसे चलाया जाए। अंत में मैंने जिम्बल परियोजना के लिए आवश्यक उच्च टोक़ के लिए 3 MG995 सर्वो मोटर्स का उपयोग करने का निर्णय लिया। मैंने MPU6050 gyro का उपयोग करके रोल और पिच अक्ष के लिए 2 सर्वो मोटर्स को नियंत्रित किया, और मैंने HC-05 ब्लूटूथ और एंड्रॉइड ऐप का उपयोग करके यॉ अक्ष सर्वो मोटर को नियंत्रित किया।

चरण 1: अवयव

इस परियोजना में मैंने जिन घटकों का उपयोग किया है;

1- अरुडिनो नैनो (1 यूनिट) (माइक्रो यूएसबी)

2- MG995 सर्वो मोटर्स (3 यूनिट)

3- GY-521 MPU6050 3 अक्ष एक्सेलेरोमीटर / जायरोस्कोप (1 इकाई)

4- HC-05 ब्लूटूथ मॉड्यूल (दूर से यॉ (सर्वो 3) अक्ष को नियंत्रित करने के लिए)

4- 5V माइक्रो यूएसबी पोर्टेबल चार्जर

चरण 2: 3 सर्वो मोटर्स + MPU6050 Gyro + HC-05. को लागू करना

सर्वो वायरिंग

सर्वो १ (रोल), सर्वो २ (पिच), सर्वो ३ (यॉ)

सर्वो मोटर्स में 3 तार होते हैं: वीसीसी (लाल), जीएनडी (भूरा या काला), पीडब्लूएम (पीला)।

D3 => सर्वो1 PWM (पीला तार)

D4 => सर्वो2 PWM (पीला तार)

D5 => सर्वो3 PWM (पीला तार)

Arduino का 5V पिन => 3 सर्वो मोटर्स का VCC (लाल)।

Arduino का GND पिन => 3 सर्वो मोटर्स का GND (भूरा या काला)

MPU6050 जाइरो वायरिंग

ए४ => एसडीए

ए5 => एससीएल

Arduino का 3.3 V पिन => MPU6050 का VCC

Arduino का GND पिन => MPU6050 का GND

HC-05 ब्लूटूथ वायरिंग

डी9 => TX

डी10 => आरएक्स

Arduino का 3.3 V पिन => HC-05 ब्लूटूथ का VCC

Arduino का GND पिन => HC-05 ब्लूटूथ का GND

चरण 3: 3D डिज़ाइन और कार्यक्षमता

मैंने अन्य गिंबल्स का संदर्भ लेकर जिम्बल का 3डी डिजाइन पूरा किया जो बाजार में बेचा जाता है। तीन मुख्य घटक हैं जो सर्वो मोटर्स के साथ घूमते हैं। मैंने एक गोप्रो माउंट तैयार किया है जो इसके आकार में फिट बैठता है।

संपादन को आसान बनाने के लिए सभी 3D डिज़ाइन की.step फ़ाइल नीचे साझा की गई है।

चरण 4: नियंत्रण तंत्र

मेरी जिम्बल परियोजना का मुख्य एल्गोरिथ्म क्वाटरनियन रोटेशन का उपयोग करता है जो यूलर कोणों का विकल्प है। मैंने Quaternion एल्गोरिथ्म का उपयोग करके सुचारू गति को सक्षम करने के लिए एक संदर्भ के रूप में helper_3dmath.h पुस्तकालय का उपयोग किया। हालांकि पिच अक्ष प्रतिक्रिया सुचारू है, रोल अक्ष छड़ी आंदोलन का जवाब देने के लिए पीछे है। क्वाटरनियन एल्गोरिथम का उपयोग करके, मैं रोल और पिच सर्वो मोटर्स को नियंत्रित करने में सक्षम था। यदि आप यॉ अक्ष का उपयोग करना चाहते हैं, तो आपको यॉ अक्ष को नियंत्रित करने के लिए दूसरे एमपीयू 6050 का उपयोग करने की आवश्यकता हो सकती है। एक वैकल्पिक समाधान के रूप में, मैंने एचसी-05 को कॉन्फ़िगर किया और बटनों का उपयोग करके एंड्रॉइड ऐप के साथ दूरस्थ रूप से नियंत्रित यॉ अक्ष को नियंत्रित किया। पुश बटन के लिए प्रत्येक प्रेस में, यॉ अक्ष सर्वो 10 डिग्री घूमता है।

इस परियोजना में, जिन पुस्तकालयों को मुझे बाहरी रूप से आयात करना था, वे इस प्रकार हैं;

1- I2Cdev.h // MPU6050 के साथ संचार सक्षम करने के लिए wire.h के साथ प्रयोग किया जाता है

2- "MPU6050_6Axis_MotionApps20.h" // गायरोस्कोप लाइब्रेरी

3- // यह डिजिटल पिन को RX और TX पिन में बदलने की अनुमति देता है (यह HC-05 ब्लूटूथ मॉड्यूल के लिए आवश्यक है)

4-

5- // यह I2C उपकरणों के साथ संचार करने की अनुमति देता है जो दो डेटा पिन (SDA और SCL) => MPU6050 का उपयोग करते हैं

मुख्य कोड जेफ रोबर्ग द्वारा बनाया गया है, और मैंने इसे अपनी परियोजना की कार्यक्षमता के अनुसार संशोधित किया और इनो फ़ाइल में सभी कार्यों पर टिप्पणी की।