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はじめに 今回は、加速度センサの値から、ロール・ピッチ・ヨーの回転角を算出してみようと思います。 まずは動画にて、ロール・ピッチ・ヨーの回転に対して、加速度センサの値がどう動くのか、なんとなくイメージをつかんで頂ければと思います。 なんとなく、加速度センサを使って「ロールとピッチの回転角」を検知できそう、というイメージが沸けばOKです。 以下では、動画で直観的に捉えた、ロール・ピッチ・ヨー回転と加速度センサ値との関係について、数学的な観点で考察し、最後に幾何学的な意味に触れます。 解説の流れは次の通り。 ---- ・計算上必要な「回転行列の特性」について ・加速度センサの特性について ・センサ値からロール・ピッチ回転角の算出 ・基準姿勢における座標軸の向き ・幾何学的なイメージ ---- 回転行列の特性 最初に、後半の数式の導出において必要となる数学的知識を記載しておきます。 まずは復習。
明朝体のような比較的細めの文字であっても、ちゃんとエッジにアンチエイリアスがかかっていて、結構綺麗に表示されます。 基本的には、Bodmer氏の「TFT_eSPI」のライブラリを使わせて頂きました。 ただ、フォントデータを作成するためには、いくつか手順を踏む必要があります。 また、以下のようなメリットから、フォントデータの保存方法をSPIFFSからmicroSDに変更しました。 ---- ・容量が大きい ⇒ SPIFFSは数MByte程度だが、microSDは最近の容量的に数GByteまでok。 ・フォントデータの変更が容易 ⇒ SPIFFSは転送にツールが必要だが、microSDはファイルを配置するだけ。 ・読み出し速度が速い ⇒ SPIFFSだと一文字づつ表示される感じで、体感できるレベルで遅い。 ---- 以下では、これらを導入するまでの手順をざっくりとまとめてみようと思います。 (
はじめに 現在、9軸センサー(加速度・角速度・方位それぞれ3軸)を用いた制御を勉強中です。 これらのセンサ情報を用いると、現在の「姿勢」を知ることができ、例えば今流行りのドローンの制御などに応用できます。 「姿勢」とは、とどのつまり「基準位置(例えば地面と水平で、北を向いた状態とか)」から、どれくらい「回転」した状態であるか、と捉えることができます。 このように、姿勢を考えるにあたって「3次元ベクトルの回転」の知識が必須となるため、何回かに分けてまとめてみようと思います。 今回は、回転を表す方法のひとつである「ロール・ピッチ・ヨー」について、回転行列の数式を含めて解説しようと思います。 まずは、イメージを捉えるため、こんな動画を作ってみました。 なお、今後解説する予定の知識は「3D-CGプログラマーのためのクォータニオン入門」にて勉強しました。線形代数の復習から解説されている本で、説明もと
M5Stack Grayを使って、9軸センサの制御方法を解説しているページです。 最新の更新情報は、「9軸センサ制御」のタグで、記事にしています。 9軸センサとは「3軸加速度 + 3軸角速度 + 3軸方位センサ」 の機能を持つセンサです。 M5Stack Grayには、9軸センサとしてMPU9250が搭載されています(写真は緑色塗装品)。 今回は、写真のようなロール・ピッチ・ヨーの順に回転可能なデバイスを作成しました。 このデバイスを用いて、9軸センサ制御について勉強した内容をまとめたいと思います。 ※筆者のポリシーから、コピペできるソースコードは一切掲載しておりません。代わりに、なるべく分かりやすく動作原理を解説できれば、と思っています。 ※また、制御の勉強と執筆を並行しているので、間違った内容が記載される可能性、および修正される可能性があることを念頭に置いてください。 最新の成果物 9
売りは、スマホやスマートウォッチと連携し、遠隔から物理スイッチを操作できるようになる点です。 現在開発中のドロイド君に「お風呂沸かして機能(=給湯スイッチを押してくれる機能)」をつけたかったので、これはちょうどいいかも! ということで、真似っこして作ってみたのがこちら。 パチもん感溢れるけど、んまぁ実用的なのでいいか。 以下では、制作する上で苦労した点なぞ、記述したいと思います。 仕様イメージと成果物 制作に際して、次のような点に配慮しつつ、取り組みました。 ---- 1. SwitchBotはお値段がちょっと高い(代理店価格で4,500円程!)。 ⇒ 市販品のパーツで安く作る。 2. ドロイド君からの指示で動作 ⇒ 赤外線リモコン信号を受信して動くのが、汎用的かつ単純かしら。 3. なるべく使いやすいものを ⇒ 小さい、かつ電池交換頻度が低い。 ---- その結果、完成したプロトタイプが
この夏にやりたかったことの一つに「ドロイド君の回路をプリント基板用に設計し、それを業者に発注する」という目標がありました。 最終的な成果物は、こんな感じのプリント基板用回路になりました。(サイズは7cm x 5cm程度) 角を丸くしたり、角度をつけたりと小細工したら、ただの基板の割にちょっとオシャンティ感ないですか?ないですか、そうですか。 今回、製作に取り組んだ動機は、以下の3点。 ---- ・ドロイド君をもう何台か作りたいが、ユニバーサル基板にひとつずつ配線するのが面倒。 ・基板設計+発注の知識は、今後の電子工作でも役に立つであろう。 ・意外と安く作れそう。 ---- 特にコストの面は大きくて、昔調べたときの記憶で「でも、お高いんでしょう?」というイメージがずっと残っていました。 しかし、最近では中国など海外に依頼すると、なんと10枚発注で1200円程度(送料込)で発注できてしまうので
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