加速度センサーとジャイロセンサーを可視化

スマホの普及で、加速度センサーとジャイロセンサーが身近になりました。

このセンサーたちをうまく使いこなすため、３軸加速度センサー と３軸ジャイロセンサーを搭載した「MPU-6050」モジュールを使い、動作確認しながら理解を深めようと思います。

MPU-6050モジュールの接続

Arduino Nanoを利用します。A4、A5につなぐI2C接続です。

プログラムは「加速度+ジャイロのGY-521（MPU-6050）を使ってみた -1-」の掲載コードを利用させて頂きました。

シリアルモニタで確認すると・・・

うっ・・・大量の数字が高速で書き出されます。数字を追えません。

だいたい、1行に何で11個も値が書き出されるのでしょう？

加速度3軸+ジャイロ3軸、計6軸のはずです。

気温や角度も取得

コードを見ると、加速度とジャイロの他に、気温と角度が表示されるようです。（最初の0は無視します。）

どんなに振り回しても、1番最初の値が変わらないと思ったら気温でした。
気温を出力する理由がありそうですが、深追いはやめておきましょう。

2、3、4番目の値は加速度で、振り回すと値が激しく変化します。
センサーを静止しても重力の方向に、加速度が加わるようです。

次に5、6、7番目の角度の値がですが・・・これはなんでしょう。

acc（加速度）_angle（角度）なので、各軸の重力のかかり方から傾きの角度を算出できるだと思います。

そして最後に8、9、10番目がジャイロの値です。
回転速度が出力されます。

静止状態で０のはずですが、誤差があるようです。

センサーデータ可視化の全体構成

数字の羅列から、加速度やジャイロの変化を読み取るのは厳しいです。

そこで、センサーデータを可視化してみたいと思います。

MPU-6050で取得する加速度とジャイロのセンサーデータを、Node.js経由でブラウザに書き出します。

JavaScriptとCSSを使い、センサーの変化をアニメーションで表現します。

加速度は白いボール、角度はピンクのひし形、ジャイロは歯車で表現します。

まずは加速度の確認

ぐるんっと回りました。

横軸X、縦軸Y、ボールの遠近でZを表現しています。

数字の羅列では分かりませんでしたが、可視化することによって、正常な値を出力していたことが分かります。

次に角度の確認

角度を使い、傾きを再現してみます。

これは、少々扱いが難しいです。
繊細に扱わないと、思わぬ方向を向いてしまいます。
何か補正が必要か・・・？

使いこなせれば、3Dオブジェクトを操作できそうです。

最後にジャイロの確認

早く動かすほど、歯車が高速で回るようにしています。

ジャイロはだいたい意図通りの動きをします。

基礎を理解して応用へ

以上、大量のデータを可視化することで、加速度センサー、ジャイロセンサーの基礎が学べたと思います。

これらのセンサーデータを、IoTやアプリ開発に応用していきます。