Prototype Camera Stabilizer (2DOF): 6 Cov Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:25

Sau:

Robert de Mello e Souza, Jacob Paxton, Moises Farias

Kev lees paub:

Ua tsaug ntau rau California State University Maritime Academy, nws txoj haujlwm thev naus laus zis thev naus laus zis, thiab Dr. Chang-Siu rau kev pab peb ua tiav nrog peb txoj haujlwm hauv lub sijhawm nyuaj no.

Taw qhia:

Lub koob yees duab ruaj ntseg ntaus ntawv, lossis lub koob yees duab gimbal, yog lub tswb uas tiv thaiv lub koob yees duab co thiab lwm yam kev txav uas tsis raug cai. Ib qho ntawm thawj qhov ruaj khov uas tau tsim los siv siv lub tshuab nqus dej/lub hauv paus txhawm rau txhawm rau hloov pauv sai sai hauv cov lus tsa suab ntawm lub koob yees duab. Lwm hom kev ruaj khov siv gyroscopes lossis fulcrums kom ua tiav txoj haujlwm no. Cov cuab yeej no ruaj khov txav mus los tsis pub dhau peb qhov sib txawv lossis qhov ntev. Cov no suav nrog x, y, thiab z-axis. Qhov no txhais tau tias tus neeg ruaj khov tuaj yeem ua rau lub zog txav hauv peb qhov kev qhia sib txawv: yob, suab, thiab yaw. Qhov no feem ntau ua tiav siv 3 lub cav tswj nrog lub tshuab hluav taws xob tswj txhua qhov cuam tshuam rau lwm lub axis.

Peb tau txaus siab tshwj xeeb hauv txoj haujlwm no rau ntau qhov laj thawj. Peb txhua tus nyiam ntau yam dej num sab nraum zoov xws li kev caij snowboarding thiab lwm yam kis las. Tau txais cov yeeb yaj kiab zoo ntawm cov haujlwm no nyuaj vim qhov xav tau ntawm kev txav mus los. Ob peb ntawm peb muaj lub koob yees duab ruaj khov tiag yuav los ntawm lub khw, thiab yog li, peb xav tshuaj xyuas seb nws yuav siv dab tsi los tsim qee yam zoo li ntawd. Hauv peb chav sim thiab chav qhia lus, peb tau kawm paub yuav cuam tshuam nrog kev siv lub tshuab servo siv Arduino li cas, tus lej yuav tsum ua kom lawv ua haujlwm, thiab txoj kev xav tom qab siv hluav taws xob hluav taws xob los pab peb tsim cov hluav taws xob.

*NCO TSEG: Vim yog KEVID-19, peb tsis tuaj yeem ua tiav txoj haujlwm no tag nrho. Cov ntawv qhia no yog phau ntawv qhia rau kev siv hluav taws xob thiab cov cai yuav tsum tau ua rau tus qauv ntawm cov khoom ruaj khov. Peb npaj siab ua kom tiav txoj haujlwm thaum twg rov pib kawm ntawv thiab peb tau nkag mus rau 3D tshuab luam ntawv dua. Qhov ua tiav yuav muaj lub roj teeb hluav taws xob thiab lub tsev luam ntawv 3D nrog lub caj npab ruaj khov (qhia hauv qab no). Tsis tas li, thov nco ntsoov tias ua kom lub zog Servo tawm ntawm Arduino 5v lub zog siv hluav taws xob feem ntau yog kev coj ua tsis zoo. Peb tsuas yog ua qhov no kom tso cai rau kev sim ntawm tus qauv. Lub zog hluav taws xob sib cais yuav suav nrog hauv qhov haujlwm kawg thiab muaj qhia hauv daim duab qhia chaw hauv qab no.

Khoom siv

-Arduino UNO Microcontroller

-Breadboard

-Wire Jumper Kit

-MPU6050 Chav Ntsuas Ntsuas Ntsuas

-MG995 Servo Tsav (x2)

-LCD1602 Module

-Joystick Module

Kauj ruam 1: Txheej txheem cej luam

Saum toj no yog daim vis dis aus ntawm peb tes num thiab tseem qhia txog kev ua haujlwm.

Kauj Ruam 2: Kev Ntseeg thiab Kev Ua Haujlwm

Rau kev ruaj ntseg ntawm peb lub koob yees duab, peb siv ob lub cav servo los tswj lub suab thiab yob txoj haujlwm. Chav Ntsuas Ntsuas Ntsuas (IMU) hnov qhov nrawm, nrawm nrawm, thiab lub zog sib nqus uas peb tuaj yeem siv los txiav txim lub kaum sab xis ntawm lub koob yees duab. Nrog IMU txuas rau lub rooj sib txoos, peb tuaj yeem siv cov ntaub ntawv nkag siab los txiav tawm qhov kev hloov pauv ntawm kev txav ntawm tus kov nrog cov servos. Tsis tas li ntawd, nrog Arduino Joystick, peb tuaj yeem tswj hwm ob txoj kab ntawm kev sib hloov, ib lub cav rau txhua lub axis.

Hauv daim duab 1 koj tuaj yeem pom cov yob tawm tsam los ntawm cov yob servo motor. Raws li tus kov tau txav mus rau hauv cov lus taw qhia, lub yob servo motor yuav tig hauv qhov sib npaug tab sis rov qab coj.

Hauv daim duab 2 koj tuaj yeem pom lub kaum sab xis yog tswj los ntawm kev sib cais servo lub cev uas ua haujlwm zoo ib yam rau cov yob servo motor.

Servo motors yog qhov kev xaiv zoo rau txoj haujlwm no vim tias nws ua ke lub cev muaj zog, lub luag haujlwm ntsuas qhov ntsuas, lub tshuab ua haujlwm me me hauv microcontroller, thiab H-choj uas tso cai rau peb ua haujlwm thiab tswj lub cev muaj zog los ntawm Arduino. Kev tsim qauv pib hu rau tsuas yog ib lub cav servo, tab sis tom qab qee qhov kev xav, peb txiav txim siab siv ob. Cheebtsam ntxiv ntxiv yog Arduino LCD screen thiab Joystick. Lub hom phiaj ntawm lub vijtsam LCD yog txhawm rau saib seb lub xeev ruaj khov tam sim no nyob rau qhov twg thiab lub kaum tam sim no ntawm txhua qhov kev pabcuam thaum nyob hauv phau ntawv tswj.

Txhawm rau tsim vaj tsev kom tuav tag nrho cov khoom siv hluav taws xob, peb tau siv Computer-Aided Design (CAD) thiab yuav siv lub tshuab luam ntawv 3D. Txhawm rau tuav cov khoom siv hluav taws xob, peb tau tsim lub cev uas tseem yuav ua lub luag haujlwm. Nov yog qhov uas IMU sensor thiab joystick yuav raug teeb tsa. Rau kev tswj ob-axis, peb tsim cov mounts rau lub cav.

Kauj Ruam 3: Xeev/Logic Daim Duab

Txoj cai suav nrog peb lub xeev, txhua qhov yuav tau hais qhia ntawm lub vijtsam LCD. Thaum Arduino tau txais lub zog, lub vijtsam LCD yuav luam tawm "Kev pib ua …" thiab I2C kev sib txuas lus tau pib nrog MPU-6050. Thawj cov ntaub ntawv los ntawm MPU-6050 tau sau tseg kom pom qhov nruab nrab. Tom qab, Arduino yuav nkag mus rau hauv phau ntawv tswj hom. Ntawm no, ob lub cav servo tuaj yeem hloov kho tus kheej nrog lub joystick. Yog tias lub khawm joystick raug nias, nws yuav nkag mus rau "Auto Level" lub xeev thiab lub platform ruaj khov yuav tswj qib nrog kev hwm rau ntiaj teb. Ib qho kev txav txav hauv qhov yob lossis lub suab taw qhia yuav raug cuam tshuam los ntawm servo motors, yog li ua kom lub platform qib. Nrog lwm qhov nias ntawm lub joystick khawm, Arduino yuav nkag mus rau "Ua Tsis Muaj Xeev" qhov twg cov servo motors yuav raug kaw. Hauv qhov kev txiav txim ntawd, cov xeev yuav hloov pauv txuas ntxiv nrog txhua qhov thawb ntawm lub khawm joystick.

Kauj Ruam 4: Daim duab Circuit Court

Cov duab saum toj no qhia peb cov phiaj xwm phiaj xwm phiaj xwm hauv OFF hom. Arduino Microcontroller muab kev sib txuas tsim nyog los khiav MPU-6050 IMU, Joystick, thiab LCD zaub. Cov LiPo hlwb tau txuas ncaj qha rau tus hloov pauv thiab muab lub zog rau ob qho Arduino Microcontroller ntxiv rau ob qho tib si servo motors. Thaum lub sijhawm ua haujlwm no, cov roj teeb tau txuas nrog ua ke nrog kev siv 3-point double-throw (3PDT) hloov. Qhov hloov pauv tso cai rau peb tshem tawm qhov thauj khoom, thaum tib lub sijhawm txuas lub roj teeb thiab hloov cov cell los ntawm ib kab mus rau kev teeb tsa sib luag. Qhov no tseem cia lub roj teeb them ib txhij.

Thaum qhov hloov pauv mus rau ON hom, ob lub 3.7v hlwb yuav muab lub zog rau Arduino thiab Servo Motors. Thaum lub sijhawm ua haujlwm no, cov roj teeb txuas nrog ua ke nrog kev siv 3-point double-throw (3PDT) hloov. Qhov no tso cai rau peb kom tau txais 7.4v los ntawm peb lub zog siv. Ob lub LCD Screen thiab IMU sensor siv I2C kev sib txuas lus. SDA yog siv los xa cov ntaub ntawv, thaum SCL yog kab kab siv los ua cov ntaub ntawv hloov pauv. Cov servo motors muaj peb tus coj txhua: lub zog, hauv av, thiab cov ntaub ntawv. Arduino sib txuas lus nrog servos los ntawm tus pin 3 thiab 5; cov pins no siv Pulse Width Modulation (PWM) txhawm rau xa cov ntaub ntawv nrog kev hloov pauv yooj yim dua.

*Roj teeb Charging Circuit yog los ntawm Adafruit.com

Kauj Ruam 5: Kev tsim kho

Kev tsim qauv yooj yim ntawm lub koob yees duab gimbal yog qhov yooj yim heev, vim nws yog qhov tseem ceeb tsuas yog tus tuav thiab nce rau lub koob yees duab. Gimbal muaj ob lub cav servos los tawm tsam kev txav mus los hauv yob thiab cov lus qhia. Siv Arduino Uno xav tau thaj chaw tseem ceeb, yog li peb kuj tau ntxiv ib lub tsev nyob hauv qab ntawm tus tes tuav kom muaj txhua yam khoom siv hluav taws xob. Cov tsev nyob, tuav thiab servo motor mounts yuav tag nrho yog 3D luam tawm, tso cai rau peb kom txo tus nqi thiab qhov loj me, raws li peb tuaj yeem muaj kev tswj hwm tag nrho ntawm kev tsim. Muaj ntau txoj hauv kev uas ib tus tuaj yeem tsim lub gimbal, tab sis qhov loj tshaj plaws los txiav txim siab yog zam ib lub cav servo los ntawm kev hloov mus rau lwm qhov. Hauv tsab ntawv, ib lub cav servo yog qhov tseem ceeb txuas rau lwm qhov. Thaum peb tau nkag mus rau 3D tshuab luam ntawv dua, peb yuav 3D luam tawm sab caj npab thiab lub platform qhia saum toj no.

*Cov qauv tsim rau caj npab thiab lub platform yog los ntawm

Kauj Ruam 6: Kev Tshawb Fawb Txhua Yam thiab Kev Txhim Kho Txhim Kho

Thawj qhov kev tshawb fawb uas peb tau ua ntawm lub koob yees duab gimbals tau hem heev. Thaum muaj ntau qhov chaw thiab cov ntaub ntawv ntawm cov ncauj lus, nws zoo li zoo li txoj haujlwm uas yuav tawm ntawm peb pab koomtes. Peb pib maj mam, ua kev tshawb fawb ntau li peb ua tau, tab sis nqus me ntsis. Txhua lub lim tiam peb yuav sib ntsib thiab sib koom tes. Raws li peb ua haujlwm, peb tau txais ntau zog thiab ntau ntxiv thiab thaum kawg ua rau tsis muaj kev ntshai thiab zoo siab ntau ntxiv txog qhov haujlwm. Thaum peb tau ntxiv cov joystick ntxiv thiab cov vijtsam LCD, tseem muaj ntau yam ntxiv uas peb tuaj yeem ntxiv rau txoj haujlwm. Kuj tseem muaj qee qhov kev txhim kho uas tuaj yeem muab ntxiv, xws li kev txwv rau kev tswj phau ntawv uas yuav tiv thaiv tus neeg siv los ntawm kev tig ib lub cav servo mus rau lwm qhov. Qhov no yog qhov teeb meem me me thiab tseem tuaj yeem kho nrog kev tsim kho sib txawv. Peb kuj tau tham txog qhov muaj peev xwm ntawm kev ntxiv lub lauj kaub. Qhov no yuav tso cai rau tus neeg siv siv lub tshuab servo rau yias hla thaj chaw hauv lub sijhawm tshwj xeeb.

Raws li pab pawg, peb txhua tus ua haujlwm tau zoo heev. Txawm hais tias muaj xwm txheej, thiab tsuas yog lub peev xwm los ntsib qhov zoo, peb tau ua qhov zoo tshaj plaws ntawm nws thiab khaws cia hauv kev sib txuas lus nquag. Txhua feem thiab cov khoom siv tau muab rau ib tus neeg thiab qhov no ua rau nws nyuaj me ntsis rau lwm pab pawg los daws teeb meem uas muaj teeb meem tshwm sim. Peb muaj peev xwm ua haujlwm dhau ntawm cov teeb meem uas tau tshwm sim, tab sis peb txhua tus muaj tib cov ntaub ntawv, nws yuav ua rau nws yooj yim dua los pab. Zuag qhia tag nrho, kev koom tes loj tshaj plaws kom ua tiav peb txoj haujlwm yog lub peev xwm rau txhua tus tswv cuab kom muaj txaus thiab txaus siab ntsib thiab tham txog qhov project.