2D-гироподвес на Ардуино

2D-гироподвес на основе Ардуино, MPU6050 и SG90

Гироподвес или гиростабилизированный подвес — это устройство стабилизации положения некоторого переносимого объекта относительно положения носителя. Часто гироподвес применяется для стабилизации видео или фотокамеры. Такие подвесы ещё называют стэдикам (steadicam).

Мы соберем свой 2х-осевой стэдикам при помощи Ардуино, акселерометра и гироскопа MPU6050, а также самых простых сервомоторов SG90.

Как работает гироподвес?

Каждый человек и большинство животных имеет вестибулярный аппарат, который нужен нам для поддержания устойчивого положения тела и головы. Собственно, поскольку этот природный прибор находится у нас в голове, то стабилизируется прежде всего голова, а тело уже стремится принять правильное положение в угоду голове.

Вестибулярный аппарат — это акселерометр, данные с которого непрерывно интерпретируются нашим мозгом для дальнейшей работы с телом. Если мы приделаем видеокамеру к своей голове, то получим вполне сносный гироподвес. Можно даже прикрепить камеру к голове какой-нибудь птицы, как это было реализовано в одном известном ролике. Но птица, как и любое другое животное, вряд ли станет все время смотреть в нужную вам сторону.

Так что же происходит у нас в голове? Предположим, что наше наше находится в строго вертикальном положении и шевелить мы можем только мышцами шеи. Вестибулярный аппарат говорит мозгу, насколько сильно наклонена голова относительно горизонта. Согласно этой оценке, мы напрягаем соответствующие мышцы шеи и наклоняем голову в нужную сторону, пока не достигнем правильного положения.

Точно также работает любой электронный стэдикам (бывают и механические). Датчик положения, который находится в той же части устройства, что и камера, фиксирует текущий угол наклона относительно горизонта. Микроконтроллер управляет моторами гироподвеса, поворачивая камеру (и датчик вместе с ней) в заданное положение. Эти действия происходят непрерывно много раз в секунду. В итоге, оператор может как угодно передвигать и поворачивать стэдикам в пространстве, а камера при этом всегда будет смотреть строго вдоль горизонта.

Примечание №1. А что, глаза разве не участвуют в оценке положения головы? Участвуют. Но если их закрыть, то вы легко справитесь с задачей стабилизации. Исключение составляют сложные задачи, когда одного чувства бывает недостаточно. Например, стойка на одной ноге с закрытыми глазами. Попробуйте. Хотя, и этому можно научиться — мозг очень гибкая штука.

Примечание №2. Почему мы стабилизируемся относительно горизонта? Ведь мы его не видим! Формально, мы стабилизируем голову не вдоль горизонта, а вдоль вектора гравитации. Почитайте как работает акселерометр. Понятие горизонта здесь применяется для удобства восприятия.

Примечание №3. Механический стэдикам?? Для понимания его устройства, можно провести очень простой эксперимент. Попробуйте привязать к обычной гире веревку. Камеру закрепить непосредственно на гире. Второй конец зажмите в руку и поднимите всё этот дело на нужную высоту. Как бы не наклоняли кулак с зажатой веревкой, и как бы не дрожала ваша рука, камера будет снимать достаточно стабильно. Передвигать гирю следует медленно, дабы не превратить всю конструкцию в маятник. Реальный механический стэдикам устроен немного иначе, но физический смысл явления останется тот же.

0

Изменено:

2D-гироподвес на основе Ардуино, MPU6050 и SG90: 10 комментариев

  1. Здравствуйте, постоянно выбивает ошибку expected ‘;’ before numeric constant с выделением строчки define LPF 0.7.
    ЧТо может быть?

    0
    • В коде была опечатка: перед define нужно ставить символ #. Исправлено!

      +1
        • Ошибка осталась, предполагаю что может быть ошибка из-за разных библиотек под модуль mpu6050, если можно — напишите мне пожалуйста на почту — oxxyser @ gmail.com для нормальной связи, ибо тут сообщения очень долго проверяются

          0
  2. Добрый день, с Вами как-то связаться можно? ПРоблема чувствую из-за разных библиотек под модуль MPU 6050

    0
    • Похоже на скриншоте у вас не вся ошибка целиком. Скопируйте всё, что выводится в нижнем окошке.

      0
  3. Не подскажете, как решили эту ошибку expected ‘;’ before numeric constant с выделением строчки define LPF 0.7.?

    0
    • в этих строках кода я дописал умножения
      imu_f[0] = imu_f[0]*LPF + imu[0]*(1-LPF);
      imu_f[1] = imu_f[1]*LPF + imu[1]*(1-LPF);
      imu_f[2] = imu_f[2]*LPF + imu[2]*(1-LPF);
      проблема решилось

      0

Добавить комментарий для Иван Отменить ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.