小型の電動ヘリが出始めの頃、ジャイロセンサーは高級なイメージだったように思います。　ジャイロといえば、地球ゴマが一定の姿勢を保つ動きが連想されますね。（古い？）

現在は、携帯機器の普及で簡単に電子工作にも手軽に使えるパーツになりました。

ジャイロセンサーの利用は初めてでしたが、漠然と「角度の偏移が出力される」などと考えていたのですが、実際は「角速度」という馴染みのない物でした。

今回は、秋月電子のL3GD20 3軸ジャイロセンサーモジュールを使用しました。

ジャイロセンサー L3GD20

角速度と角度の関係について、詳しく解説している動画があります。　大変参考になったのですが難しい…。

角速度センサーを使って角度を求める方法

私なりの理解は、角速度と角度の関係は、速度と距離の関係に似ているということでした。

一定時間単位で角速度を計測し、前回計測値からの移動量を積算していく。　上のグラフの青色の面積を求めれば近似値が得られるということですね。　簡略積分法です。

論理はともかくまずは実験ということでとりかかったのですが、これがなかなか大変でかなり時間を費やしました。

静止時の変動や振動などによるドリフト、値はなかなか安定しないのですが、先人たちの知恵と実験につぐ実験により、なんとか使えるコードが書けました。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#include <wiringPi.h>
#include <wiringPiI2C.h>

#define MOTOR1 22			// GPIO22
#define MOTOR2 23			// GPIO23
#define MOTOR3 24			// GPIO24
#define MOTOR4 25			// GPIO25
#define LEFT_STR "l"		// 左旋回指示用文字
#define RIGHT_STR "r"		// 右旋回指示用文字

int main(int argc, char **argv)
{
	int i2c_fd;				// I2Cデバイスファイル
	int i2cAddress = 0x6a;	// L3GD20のI2Cアドレス
	int i,regH,regL,out_z,adj,backup,kai;
	float data,deg;

	// I2Cデバイスファイルをオープン
	i2c_fd = wiringPiI2CSetup(i2cAddress);

	// L3GD20 イニシャライズ
	if((wiringPiI2CWriteReg8(i2c_fd,0x20,0x0f))<0){
		printf("write error register 0x20");
	}
	printf("write register:0x20 = 0x0f\n");

	// 旋回指定値の取得
	kai = atoi(argv[2]);

	// WiringPi イニシャライズ
	if(wiringPiSetupGpio() == -1) return;

	// モーター停止
	digitalWrite(MOTOR1, 0);
	digitalWrite(MOTOR2, 0);
	digitalWrite(MOTOR3, 0);
	digitalWrite(MOTOR4, 0);

	// 静止時の補正値を計測
	for(i=0; i<20; i++){
		// デバイスからデータ取得
		regL = wiringPiI2CReadReg8(i2c_fd,0x2c);	// Lレジスタ読み出し
		regH = wiringPiI2CReadReg8(i2c_fd,0x2d);	// Hレジスタ読み出し
		out_z = (regH<<24|regL<<16)>>16;			// H,L合成
		adj = adj + out_z;
		usleep(10000);
	}
	adj = adj / 20;									// 平均化し補正値とする

	//左旋回動作
	if ( strcmp( argv[1], LEFT_STR ) == 0 ){
		digitalWrite(MOTOR1, 1);
		digitalWrite(MOTOR4, 1);
	}
	//右旋回動作
	if ( strcmp( argv[1], RIGHT_STR ) == 0 ){
		digitalWrite(MOTOR2, 1);
		digitalWrite(MOTOR3, 1);
	}

	// ジャイロデータを取得
	for(i=0; i<10000; i++){
		// デバイスからデータ取得
		regL = wiringPiI2CReadReg8(i2c_fd,0x2c);
		regH = wiringPiI2CReadReg8(i2c_fd,0x2d);
		out_z = (regH<<24|regL<<16)>>16;

		// データを補正し角度算出（台形法）
		data += ((out_z - adj) + backup) / 2;
		backup = out_z - adj;
		deg = abs(data / 9700);					// 9700は角度変換用係数
		//printf("  測定値 : %5.2f  角度 : %5.2f\n",data,deg);

		//角度をチェックし、指定値に達していたら停止
		if (deg > kai ){
			//ブレーキ
			digitalWrite(MOTOR1, 1);
			digitalWrite(MOTOR4, 1);
			digitalWrite(MOTOR2, 1);
			digitalWrite(MOTOR3, 1);
			usleep(100000);
			//停止
			digitalWrite(MOTOR1, 0);
			digitalWrite(MOTOR4, 0);
			digitalWrite(MOTOR2, 0);
			digitalWrite(MOTOR3, 0);
			return;
		}

		usleep(10000);
	}

	return;
}

上記コードをコンパイル

gcc gyro_turn.c -o gyro_turn -I/usr/local/include -L/usr/local/lib -lwiringPi

実行は

sudo ./gyro_turn r 90

と、することにより右に90度旋回します。（実際には停止距離を考慮し角度を決定）

若干、動作にばらつきもありますが、ほぼ納得できる結果が得られました。

DELUXEFOX ドリルエクステンション 金属ドリルビットエクステンション 金属六角シャンクフレキシブルシャフト延長ビット フレキシブルインパクトドリルビット 曲げ可能 ユニバーサル 30cm 6.35mm用ドリル

￥789 (2024-05-19 06:18 GMT +09:00 時点 - 詳細はこちら価格および発送可能時期は表示された日付/時刻の時点のものであり、変更される場合があります。本商品の購入においては、購入の時点で当該の Amazon サイトに表示されている価格および発送可能時期の情報が適用されます。)

レイコップ 加熱式カーペットクリーナー 60℃の高温水 16000Pa超強力吸引 乾湿両用掃除機 カーペット洗浄 シートクリーナー 布洗浄機 染み抜き ソファクリーナー 絨毯クリーナー 水洗い 車用掃除

￥24,000 (2024-05-19 06:18 GMT +09:00 時点 - 詳細はこちら価格および発送可能時期は表示された日付/時刻の時点のものであり、変更される場合があります。本商品の購入においては、購入の時点で当該の Amazon サイトに表示されている価格および発送可能時期の情報が適用されます。)

Amazon Fire HD 8 キッズモデル (8インチ) ブルー 数千点のキッズコンテンツが1年間使い放題

(1384)

￥17,980 (2024-05-19 06:18 GMT +09:00 時点 - 詳細はこちら価格および発送可能時期は表示された日付/時刻の時点のものであり、変更される場合があります。本商品の購入においては、購入の時点で当該の Amazon サイトに表示されている価格および発送可能時期の情報が適用されます。)

OKUYOSHI 高圧洗浄機 コードレス 充電式 本体のみ マキタバッテリー互換 最大許容圧力3MPa 噴射水量2L/min 節水 自吸式 強力噴射 充電式高圧洗浄機 6in1多機能ノズル 高性能 静音機能 軽量 小型 コンパクト収納 簡単接続 持ち運び便利 外壁 洗車 家庭用 庭 窓 網戸 屋外 ベランダ 浴室 大掃除 コードレス高圧洗浄機

(10)

￥3,980 (2024-05-19 06:18 GMT +09:00 時点 - 詳細はこちら価格および発送可能時期は表示された日付/時刻の時点のものであり、変更される場合があります。本商品の購入においては、購入の時点で当該の Amazon サイトに表示されている価格および発送可能時期の情報が適用されます。)

iPad 2018-2024用ペンシル 15分急速充電 Mixoo iPadペンシル タッチペン パームリジェクション/高感度/磁気吸着/傾き感知 iPad Pro 11/12.9/13インチ、iPad 6/7/8/9/10、iPad Air 3/4/5、iPad Mini 5/6に対応 (ホワイト)

(799)

￥1,999 (2024-05-19 06:17 GMT +09:00 時点 - 詳細はこちら価格および発送可能時期は表示された日付/時刻の時点のものであり、変更される場合があります。本商品の購入においては、購入の時点で当該の Amazon サイトに表示されている価格および発送可能時期の情報が適用されます。)