二つのジャイロ出力で二つのサーボで制御してモーション・トラッキング・システムを作成します。

課題7
 二つのジャイロと二つのサーボを利用してMTRS=モーション・トラッキング・システムを作成しましょう。モーション・トラッキング・システムは、頭に二つのジャイロを取り付けて首の縦横の回転を検出し、接続したサーボを頭の動きと同じ方向に動かすシステムです。頭を動かす動作をサーボを使って再現します。頭以外に装着することも可能です。

mbed回路図
 サーボはp21とp22に接続します。
   サーボ1・・・p21
   サーボ2・・・p22

29_AS000524.GIF
mbedプログラミング
・サーボ2はp22に接続します。
 PwmOut servo2(p22);・右、左の感度が違うために、同じように左右に動かしているのに違和感が感じられるときは、次の部分で補正します。ジャイロごとに左右の感度を補正します。

・・ジャイロ1補正
  if(gy1_wk1 > 0){
    gy1_wk1=gy1_wk1*1.07;// 右回転補正
  }
  if(gy1_wk1 < 0){
    gy1_wk1=gy1_wk1*1.0;// 左回転補正
  }

・・ジャイロ2補正
 if(gy2_wk1 > 0){
  gy2_wk1=gy2_wk1*1.0;// 右回転補正
 }
 if(gy2_wk1 < 0){
  gy2_wk1=gy2_wk1*1.1;// 左回転補正
 }

■■次のURLでPublishしています。
  http://mbed.org/users/takeuchi/programs/2bk0819_Gyro_test07/lxsreg

■■mbedソース・リスト
// Gyro test07
// Akidukidensi AE-GYRO-SMD
// with 2Gyro+2Servo
#include "mbed.h"
#include "TextLCD0420.h"

#define ON 1
#define OFF 0
#define Gy1_offset 0.01

DigitalOut mled0(LED1);
DigitalOut mled1(LED2);
AnalogIn gy1_adc(p16);
AnalogIn gy2_adc(p17);
PwmOut servo1(p21);
PwmOut servo2(p22);

TextLCD lcd(p24, p25, p26, p27, p28, p29, p30,20,4); // rs, rw, e, d0, d1, d2, d3

double round3(double x){
  double y;
  y=double(int((x+0.005)*100))/100;
  return(y);
}

int main() {
  float gy1_center;
  float gy1_sgm=0;
  float gy1_wk0=0,gy1_wk1=0;
  float gy1_avg=0,gy1_sum;
  int i,gy1_lc=9,gy1_lc_old=0;
  float pwidth1;
  float gy2_center;
  float gy2_sgm=0;
  float gy2_wk0=0,gy2_wk1=0;
  float gy2_avg=0,gy2_sum;
  int gy2_lc=9,gy2_lc_old=0;
  float pwidth2;
 
  lcd.cls();
  lcd.locate(0,0);
  lcd.printf("*** Gyro test07 ****\n");
  servo1.period_ms(20);
  servo2.period_ms(20);

  gy1_center=0;
  gy2_center=0;
  for(i=0;i<300;i++){
    gy1_center=gy1_center+round3(gy1_adc.read()*3.3);
    gy2_center=gy2_center+round3(gy2_adc.read()*3.3);
    wait(0.001);
  }
  gy1_center=round3(gy1_center/300);
  gy2_center=round3(gy2_center/300);
  servo1.pulsewidth(0.0015);
  servo2.pulsewidth(0.0015);
 
  while(1){
    gy1_sum=0;
    gy2_sum=0;
    for(i=0;i<20;i++){
      gy1_sum=gy1_sum+round3(gy1_adc.read()*3.3);
      gy2_sum=gy2_sum+round3(gy2_adc.read()*3.3);
      wait(0.005);
    }
    gy1_avg=round3(gy1_sum/20);
    gy2_avg=round3(gy2_sum/20);
   
    gy1_wk1=round3((gy1_avg-gy1_center)*1000/5);
    gy2_wk1=round3((gy2_avg-gy2_center)*1000/5);
    if(gy1_wk1 > 0){
      gy1_wk1=gy1_wk1*1.07;// migi hosei
    }
    if(gy1_wk1 < 0){
      gy1_wk1=gy1_wk1*1.0;//hidari hosei
    }
   
    if(gy2_wk1 > 0){
      gy2_wk1=gy2_wk1*1.0;// migi hosei
    }
    if(gy2_wk1 < 0){
      gy2_wk1=gy2_wk1*1.1;//hidari hosei
    }
   
    gy1_sgm=round3(gy1_sgm+(gy1_wk0+gy1_wk1)*0.1/2);
    gy2_sgm=round3(gy2_sgm+(gy2_wk0+gy2_wk1)*0.1/2);
    gy1_wk0=gy1_wk1;
    gy2_wk0=gy2_wk1;
   
    if(gy1_sgm > 90){
      gy1_sgm=90; 
    }
    else if(gy1_sgm < -90){
      gy1_sgm=-90;
    }
   
    if(gy2_sgm > 90){
      gy2_sgm=90; 
    }
    else if(gy2_sgm < -90){
      gy2_sgm=-90;
    }

    pwidth1=-gy1_sgm;
    pwidth1=(pwidth1+90)/180/1000+0.001;
    gy1_lc=(gy1_sgm-5)/10+9;
    if(gy1_lc >20){
      gy1_lc=19;
    }
    if(gy1_lc <0){
      gy1_lc=0;
    }
   
    pwidth2=gy2_sgm;
    pwidth2=(pwidth2+90)/180/1000+0.001;
    gy2_lc=(gy2_sgm-5)/10+9;
    if(gy2_lc >20){
      gy2_lc=19;
    }
    if(gy2_lc <0){
      gy2_lc=0;
    }
   
    lcd.locate(0,1);
    //lcd.printf("%3.2f %3.2f %2.0f %2.1f",gy1_avg,gy1_center,gy1_sgm,pwidth*1000);
    //lcd.locate(0,2);
    lcd.printf("--------+--------");
    lcd.locate(gy1_lc_old,2);
    lcd.printf(" ");
    lcd.locate(gy1_lc,2);
    lcd.printf("*");
    gy1_lc_old=gy1_lc;
    servo1.pulsewidth(pwidth1);
    lcd.locate(gy2_lc_old,3);
    lcd.printf(" ");
    lcd.locate(gy2_lc,3);
    lcd.printf("*");
    gy2_lc_old=gy2_lc;
    servo2.pulsewidth(pwidth2);
  }//while   
}//main     


完成!
 二つのサーボを写真のように組み合わせますることで、上下左右の回転を実現します。下がサーボ1でジャイロ1の横回転に対応します。上がサーボ2でジャイロ2の立て回転に対応します。

30_P1220834.jpg
 ウルトラマンのフィギュアをサーボ・アームに取り付けて、回転の目安としました。ウルトラマンでなくてもかまいません。

31_P1220837.jpg ジャイロ・モジュールにフラットケーブルを取り付けて、延長し、自由に動かすことができるようにしています。

32_P1220841.jpg ジャイロを回転するとウルトラマンもこのように回転します。

33_P1220843.jpg Youtubeに動画を登録しました。モーショントラッキングシステムの動きをご覧ください。
http://www.youtube.com/watch?v=eMc3hsISmpQ




34_P1000600.jpg ラジコン飛行機などに搭載し、操縦者が首を動かすと取り付けているカメラが動くようにするといいですね。

35_mtr_anime.gif
長野県飯田工業高校 竹内浩一

========<コラム>=====================

モーション・トラッキング・システム・・・ジャイロ・モジュールを頭に取り付け、サーボにはカメラを取り付けます。頭を動かす通りにカメラが動くので、ラジコン飛行機やロボットに搭載すれば頭を動かすとカメラをそちらに向けることができます。操縦者の意思をダイレクトに反映することが可能となり、操縦しやすくなります。

補正・・・ジャイロやサーボには個体差があります。少しでも違和感を取り除くために補正が必要です。



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このブログ記事を参照しているブログ一覧: <66>mbed入門 ~mbedでジャイロとサーボを動かそう 課題7 モーション・トラッキング・システムへの発展~

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