由MPU 6050控制的简单2轴伺服机械臂

描述

我将向您介绍 MPU-6050（加速度计+陀螺仪）传感器模块以及由它控制由微型伺服电机制成的简单 2 轴机械臂。

什么是 MPU-6050 传感器模块？

MPU-6050（加速度计+陀螺仪）传感器模块

 

InvenSense MPU-6050 是具有六个自由度 (DOF)的低成本、高精度惯性测量单元 (IMU )。IMU 可以测量加速度、惯性和许多其他参数，以便您确定它们的空间位置和速度。它在单个芯片中包含一个 MEMS 3 轴加速度计和一个 MEMS 3 轴陀螺仪。它还有一个板载数字运动处理器 (DMP)，可处理复杂的 6 轴 MotionFusion 算法。该传感器模块还能够通过辅助主 IIC 总线访问外部磁力计或其他传感器，以提供完整的 9 轴 MotionFusion 输出。MPU-6050 传感器模块还包含一个温度传感器，但精度较低。

可以使用 MPU-6050 的示例

• 汽车行业 - 部署安全气囊、车辆侧倾处理
• 游戏控制器 - Wii 遥控器/Wiimote
• 云台/相机稳定系统
• 硬盘驱动器
• 个人数字助理 - 智能手机、平板电脑
• 机器人威廉希尔官方网站
• 无人驾驶飞行器 (UAV) - 无人机、直升机
• 车辆导航

加速度计

该设备用于测量加速度，即特定物体的速度变化率。以恒定速度行进的物体将具有零加速度。

MPU-6050 中的加速度计是一个三轴加速度计，这意味着它可以感应 X、Y 和 Z 轴上的加速度。

陀螺仪

这是 MPU-6050 中的另一个关键组件，可以测量角动量或绕 X、Y 和 Z 轴的旋转。

MEMS 陀螺仪由三个传感器组成，每个轴一个，旋转时会产生电压。该电压使用 16 位模数转换器在内部进行采样。

引脚排列

 

• VCC - 3.3V 直流电源
• GND - 接地
• SCL - 串行时钟
• SDA - 串行数据
• XDA - 辅助串行数据（当另一个传感器连接到此模块时使用）
• XCL - 辅助串行时钟（当另一个传感器连接到此模块时使用）
• AD0 - I2C 地址位。允许您更改 MPU-6050 模块的内部 I2C 地址。如果模块与另一个 I2C 设备发生冲突，或者您希望在同一 I2C 总线上使用两个 MPU-6050，则可以使用它。
• INT - 中断输出

将 MPU-6050 传感器模块与 Arduino 连接

 

 

 

 

1 / 2 •如何将 MPU 6050 传感器模块连接到 Arduino Mega 2560

 

要将 MPU-6050 与 Arduino 连接，您将需要 Jeff Rowberg 的I2C 开发库和MPU-6050 库。要了解有关图书馆的更多信息，请访问Jeff 的网站。

这些库将以 .ZIP 格式下载，您可以直接将这些文件夹添加到您的 Arduino IDE。

• 打开你的 Arduino IDE。
• 从顶部菜单栏中转到草图菜单。
• 选择包括库。
• 选择 Add.ZIP library... 选项。
• 导航到下载文件夹或保存 .ZIP 库的任何其他文件夹并选择它。
• 您将在 Arduino IDE 底部看到一条消息，说明该库已添加到您的列表中。
• 重复这些步骤以添加您的第二个库。

现在您已经添加了两个基本库，请尝试打开示例草图并将其上传到您的 Arduino 微控制器板上。通过旋转 MPU-6050 传感器模块进行试验，并观察串行监视器中显示的读数产生的变化。

设置

 

 

 

 

1 / 3

 

连接

 

*注：原理图可在原理图部分找到。

MPU-6050 传感器模块

• 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

微型伺服电机（滚轮）

• S（黄色/橙色）- D9
• + (红色) - 5V
• - （黑色/棕色） - GND

微型伺服电机（螺距）

• S（黄色/橙色）- D10
• + (红色) - 5V
• - （黑色/棕色） - GND

编码

正如我在上面已经提到的，您将需要 Jeff Rowberg 的I2C 开发库和MPU-6050 库来将 MPU-6050 传感器模块与 Arduino 微控制器板连接。要了解有关图书馆的更多信息，请访问Jeff 的网站。

从顶部菜单栏中转到文件菜单，然后从 MPU6050 库中选择 MPU6050_DMP6 示例草图。将其上传到您的 Arduino 微控制器板并观察传感器模块产生的读数。旋转传感器模块以注意变化并识别横滚、俯仰和偏航。横滚（纵轴）、俯仰（横轴）和偏航（纵轴）是飞机的主轴。

对于这个项目，我们将仅使用滚动和俯仰测量来控制简单的机械臂。机械臂由两个微型伺服电机制成，因此您需要微控制器的伺服库来控制伺服电机的运动。

使用attach() 函数声明伺服电机所连接的引脚，并在 void setup() 中将伺服电机的初始位置设置为零。如果您仔细阅读代码，您会注意到滚动测量值（以度为单位）表示为 ypr[2] * 180/M_PI。

旋转传感器模块并观察产生的测量值以计算偏移量和范围。最后，您应该使用此范围将测量值映射到伺服电机的位置。