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。

3 Replies to “加速度センサーとジャイロセンサーを可視化”

  1. 初めまして。
    千葉在住のKobaと申します。
    センサーデータの可視化を行なっているプログラムに関してなのですが、どちらかで公開されていますでしょうか?
    もし、公開されていませんのでしたら、とても参考にさせていただきたいので公開していただくことは可能でしょうか?
    返信の方、よろしくお願いいたします。

    1. Kobaさん はじめまして。
      コメントに気づくのが遅れました。申し訳ないです。

      プログラムを探してみます。
      少々お待ちください。

    2. Kobaさん
      プログラムをGitHubにアップしました。
      https://github.com/KodaTemari/MPU
      参考になれば幸いです。

      この記事を書いた当時と環境が違い、今は私の手元で動作確認ができていません。
      まずはnode.jsサーバーで、シリアル通信(Node Serialportを使っています)がうまくいくか、最初の懸念点です。

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