由MPU 6050控制的簡(jiǎn)單2軸伺服機(jī)械臂

描述

我將向您介紹 MPU-6050（加速度計(jì)+陀螺儀）傳感器模塊以及由它控制由微型伺服電機(jī)制成的簡(jiǎn)單 2 軸機(jī)械臂。

什么是 MPU-6050 傳感器模塊？

MPU-6050（加速度計(jì)+陀螺儀）傳感器模塊

?

InvenSense MPU-6050 是具有六個(gè)自由度 (DOF)的低成本、高精度慣性測(cè)量單元 (IMU )。IMU 可以測(cè)量加速度、慣性和許多其他參數(shù)，以便您確定它們的空間位置和速度。它在單個(gè)芯片中包含一個(gè) MEMS 3 軸加速度計(jì)和一個(gè) MEMS 3 軸陀螺儀。它還有一個(gè)板載數(shù)字運(yùn)動(dòng)處理器 (DMP)，可處理復(fù)雜的 6 軸 MotionFusion 算法。該傳感器模塊還能夠通過輔助主 IIC 總線訪問外部磁力計(jì)或其他傳感器，以提供完整的 9 軸 MotionFusion 輸出。MPU-6050 傳感器模塊還包含一個(gè)溫度傳感器，但精度較低。

可以使用 MPU-6050 的示例

• 汽車行業(yè) - 部署安全氣囊、車輛側(cè)傾處理
• 游戲控制器 - Wii 遙控器/Wiimote
• 云臺(tái)/相機(jī)穩(wěn)定系統(tǒng)
• 硬盤驅(qū)動(dòng)器
• 個(gè)人數(shù)字助理 - 智能手機(jī)、平板電腦
• 機(jī)器人技術(shù)
• 無人駕駛飛行器 (UAV) - 無人機(jī)、直升機(jī)
• 車輛導(dǎo)航

加速度計(jì)

該設(shè)備用于測(cè)量加速度，即特定物體的速度變化率。以恒定速度行進(jìn)的物體將具有零加速度。

MPU-6050 中的加速度計(jì)是一個(gè)三軸加速度計(jì)，這意味著它可以感應(yīng) X、Y 和 Z 軸上的加速度。

陀螺儀

這是 MPU-6050 中的另一個(gè)關(guān)鍵組件，可以測(cè)量角動(dòng)量或繞 X、Y 和 Z 軸的旋轉(zhuǎn)。

MEMS 陀螺儀由三個(gè)傳感器組成，每個(gè)軸一個(gè)，旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓。該電壓使用 16 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器在內(nèi)部進(jìn)行采樣。

引腳排列

?

• VCC - 3.3V 直流電源
• GND - 接地
• SCL - 串行時(shí)鐘
• SDA - 串行數(shù)據(jù)
• XDA - 輔助串行數(shù)據(jù)（當(dāng)另一個(gè)傳感器連接到此模塊時(shí)使用）
• XCL - 輔助串行時(shí)鐘（當(dāng)另一個(gè)傳感器連接到此模塊時(shí)使用）
• AD0 - I2C 地址位。允許您更改 MPU-6050 模塊的內(nèi)部 I2C 地址。如果模塊與另一個(gè) I2C 設(shè)備發(fā)生沖突，或者您希望在同一 I2C 總線上使用兩個(gè) MPU-6050，則可以使用它。
• INT - 中斷輸出

將 MPU-6050 傳感器模塊與 Arduino 連接

?

?

?

?

1 / 2 ?如何將 MPU 6050 傳感器模塊連接到 Arduino Mega 2560

?

要將 MPU-6050 與 Arduino 連接，您將需要 Jeff Rowberg 的I2C 開發(fā)庫和MPU-6050 庫。要了解有關(guān)圖書館的更多信息，請(qǐng)?jiān)L問Jeff 的網(wǎng)站。

這些庫將以 .ZIP 格式下載，您可以直接將這些文件夾添加到您的 Arduino IDE。

• 打開你的 Arduino IDE。
• 從頂部菜單欄中轉(zhuǎn)到草圖菜單。
• 選擇包括庫。
• 選擇 Add.ZIP library... 選項(xiàng)。
• 導(dǎo)航到下載文件夾或保存 .ZIP 庫的任何其他文件夾并選擇它。
• 您將在 Arduino IDE 底部看到一條消息，說明該庫已添加到您的列表中。
• 重復(fù)這些步驟以添加您的第二個(gè)庫。

現(xiàn)在您已經(jīng)添加了兩個(gè)基本庫，請(qǐng)嘗試打開示例草圖并將其上傳到您的 Arduino 微控制器板上。通過旋轉(zhuǎn) MPU-6050 傳感器模塊進(jìn)行試驗(yàn)，并觀察串行監(jiān)視器中顯示的讀數(shù)產(chǎn)生的變化。

設(shè)置

?

?

?

?

1 / 3

?

連接

?

*注：原理圖可在原理圖部分找到。

MPU-6050 傳感器模塊

• VCC - 3.3V
• GND - 接地
• SDA - D20（Arduino Mega 2560）、A4（Arduino Uno 和 Nano）
• SCL - D21（Arduino Mega 2560）、A5（Arduino Uno 和 Nano）
• INT - D2

微型伺服電機(jī)（滾輪）

• S（黃色/橙色）- D9
• + (紅色) - 5V
• - （黑色/棕色） - GND

微型伺服電機(jī)（螺距）

• S（黃色/橙色）- D10
• + (紅色) - 5V
• - （黑色/棕色） - GND

編碼

正如我在上面已經(jīng)提到的，您將需要 Jeff Rowberg 的I2C 開發(fā)庫和MPU-6050 庫來將 MPU-6050 傳感器模塊與 Arduino 微控制器板連接。要了解有關(guān)圖書館的更多信息，請(qǐng)?jiān)L問Jeff 的網(wǎng)站。

從頂部菜單欄中轉(zhuǎn)到文件菜單，然后從 MPU6050 庫中選擇 MPU6050_DMP6 示例草圖。將其上傳到您的 Arduino 微控制器板并觀察傳感器模塊產(chǎn)生的讀數(shù)。旋轉(zhuǎn)傳感器模塊以注意變化并識(shí)別橫滾、俯仰和偏航。橫滾（縱軸）、俯仰（橫軸）和偏航（縱軸）是飛機(jī)的主軸。

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我們將僅使用滾動(dòng)和俯仰測(cè)量來控制簡(jiǎn)單的機(jī)械臂。機(jī)械臂由兩個(gè)微型伺服電機(jī)制成，因此您需要微控制器的伺服庫來控制伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。

使用attach() 函數(shù)聲明伺服電機(jī)所連接的引腳，并在 void setup() 中將伺服電機(jī)的初始位置設(shè)置為零。如果您仔細(xì)閱讀代碼，您會(huì)注意到滾動(dòng)測(cè)量值（以度為單位）表示為 ypr[2] * 180/M_PI。

旋轉(zhuǎn)傳感器模塊并觀察產(chǎn)生的測(cè)量值以計(jì)算偏移量和范圍。最后，您應(yīng)該使用此范圍將測(cè)量值映射到伺服電機(jī)的位置。

?

?