Richtungsänderung mit MP6050

[dascoco]

Hallo,

Ich bastle an einem kleinen Roboter auf Basis eines RasPi Zero.
Bisher kann er schon Hindernisse erkennen und diesen ausweichen.

Jetzt habe ich noch einen MPU 6050 angebracht und mir ist es auch schon gelungen die Ergebnisse in Python auszulesen.

Jetzt würde ich gerne die Änderung der Fahrtrichtung darüber bestimmen, um Drehungen in einem angegebenen Winkel durchzuführen. (z.B. Der Roboter soll seine Fahrtrichtung um 90° im Uhrzeigersinn ändern)

Ist dies überhaupt mit dem Sensor möglich und wenn ja wie?

[Ceos]

Trägheitsnavigation ist jetzt nicht optimal sondern eher eine Ergänzung zu einer anderen (weniger genauen) absoluten Navigationsreferenz.

Für den angedachten Zweck wären Gyro Sensoren deutlich sinnvoller, denn G Sensoren können nur die Beschleunigung messen, d.h. wenn du dich anfängst zu drehen kann man ausrechenen mit welcher geschwindigkeit du dich drehst aber nicht wie weit

Gyros können absolut messen unterliegen aber einem drift, den man ggf. mit den beschleunigungssensoren ausgleichen kann

[dascoco]

Der MPU 6050 ist doch ein 3-Achsen-Gyroskop + 3-Achsen-Beschleunigungssensor. Oder habe ich da etwas falsch verstanden?

[Ceos]

okay als ich danach gegoogelt hatte kam nur beschleunigungssensor raus, sorry das detail ist mir entgangen

[Rabenauge]

Zum Raspi kann ich nix sagen, aber für den Sensor gibt es, für Arduino, die Kalman-Bibiliothek.
Hier (http://forum.arduino.cc/index.php?topic=58048.0) z.B. gibts dazu was.

[dascoco]

Danke, habe ich mir mal durchgelesen und man kann das ganze Wohl auch recht gut annähern über den Complementary Filter angle = 0.98 *(angle+gyro*dt) + 0.02*acc

Aber wie bekomme ich allgemein erst einmal den Winkel?

Einfach die Differenz des Gyro Z-Achse zum Zeitpunkt 0 und Zeitpunkt 1?

[RP6conrad]

Danke, habe ich mir mal durchgelesen und man kann das ganze Wohl auch recht gut annähern über den Complementary Filter angle = 0.98 *(angle+gyro*dt) + 0.02*acc

Aber wie bekomme ich allgemein erst einmal den Winkel?

Einfach die Differenz des Gyro Z-Achse zum Zeitpunkt 0 und Zeitpunkt 1?
In Prinzip, Ja. Aber.... Erst muss der Gyro "kalibriert" werden. Bei Stilstand soll so eine Gyro auch Drehrate 0 ausgeben, tut es aber nicht. Da sind "offsets" anwesend, und damit fangt die erste Fehler an. Kalibrieren aber ist einfach : Drehrate erfassen bei Stillstand, und diesen Wert is ihre offset. Ihre Berechnung wird dan : (Angle + (gyro-offset)*dt
Den Winkel bei Anfang wird einfach 0 genommen, oder wen ein Kompass forhanden ist, auch mal die Himmelrichtung. Ihre "dt" (samplezeit) muss auch relatif kurz sein : 10 ms (100 Hz) ist moglich bei diese MPU6050.
Das zweite teil mit den "acc" ist nicht so einfach : bei drehen um eine Senkrechte, andert sich die acc nicht, keine von 3 Achsen !! Nur ein Kompass kann hier weiter helfen, ist auch relatif complex. Suche auch mal nach IMU (Kris Winer algoritme)

[Valen]

Du solltest ein Magnetometer baustein verwenden. Leider is das MPU6050 kein 9-achse IMU. Diese kan die Richtung gegen das Lokales (Erd-)Magnetisches Feld bestimmen. Leider ist das nicht immer ein Ortogonales Achse-system gerade zu das Raum wo dein Robot sich befindet. Ferromagnetische materialen in die Nähe (Stahl/Eisen) oder Elektrische Spüle konnen die gemessen Richtung ändern.

[dascoco]

Ich habe mal versucht den ersten Teil der Formel umzusetzen.
Hier mal mein bisheriger code. Allerdings ändert sich der WInkel selbst im Ruhezustand stark, da der Winkkel-Offset nicht immer 0 ist
Ich nutze folgende Bibliothek um die Sensorwerte abzufragen https://github.com/Tijndagamer/mpu6050/blob/master/mpu6050/mpu6050.py


#!/usr/bin/python
import time
from mpu6050 import mpu6050

mpu = mpu6050(0x68)
gyro_data = mpu.get_gyro_data()

angle = 0
dt = 0
offset = gyro_data['z']

while 1:

gyro_data = mpu.get_gyro_data()
gyroZ = gyro_data['z']
angle = angle + (gyroZ-offset)*dt
print gyroZ

dt += 0.01
time.sleep(0.01)

[RP6conrad]

Sie sind auf den guten Weg, aber siehe ich 2 Fehler :
1. In welche Einheit wird ausgelesen ? 16 bit, oder schon in °/sekunde, oder rad/sekunde.... Abhangig von setup von MPU, kan es sein das 16 bit 250°/sek darstellen, oder 500° oder.. Sag mal, nach umrechnen in einer float bekommen wir das dan in °/s.
2. Ihre dt bleibt immer 0.01, da wird nicht summiert !! Zeitinterval ist doch immer gleich !
3. Versuch auch noch mit timer zu arbeiten, time.sleep ist blockierend.

[dascoco]

Danke

1. Es sind °/sekunde
2. Da lag der Fehler, vielen dank. jetzt bekomme ich einigermaßen einen brauchbaren Winkel
3. Das werde eich mir einmal anschauen wie man damit arbeitet.

[dascoco]

Habe noch ein kleines Problem

Mein Winkel ist um ca. 45° falsch.
Mache ich eine Drehung von 90° zeigt er erst 45° an.
Woran könnte dies noch liegen?

[RP6conrad]

In ihre Ablauf verwendet du "sleep(0.01). Das bedeutet aber nicht das auch jeden 0.01 s eine komplette durchlauf gemacht ist ! Das auslesen mit I2C, und die berechnungen kosten auch einiges. Wahrscheinlich ist eine Durchlauf dan auch langer dan 0.01 s !! Damit schon die Hinweis um ein Timer zu verwenden.
Für das heutige Program konnen sie das leicht kalibrieren : einfach die Berechnung machen mit 0.02 s : Angle=Angle + (gyro-offset)*0.02 !
Besser ist die Timer variante :
If (timer>10) {timer=0;
mach auslesen + berechnung;}
timer muss dan jeden ms erhoht werden in eine separate thread. Python hat sicher so etwas. Forteil ist naturlich das ihre Program weiter lauft, zweitens das diese 10ms exact wird.