M5Stackで学ぶ「9軸センサ制御」

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M5Stack Grayを使って、9軸センサの制御方法を解説しているページです。
最新の更新情報は、「9軸センサ制御」のタグで、記事にしています。

9軸センサ実験用デバイスの紹介

9軸センサとは「3軸加速度 + 3軸角速度 + 3軸方位センサ」 の機能を持つセンサです。

M5Stack Grayには、9軸センサとしてMPU9250が搭載されています(写真は緑色塗装品)。

今回は、写真のようなロール・ピッチ・ヨーの順に回転可能なデバイスを作成しました。

このデバイスを用いて、9軸センサ制御について勉強した内容をまとめたいと思います。

※筆者のポリシーから、コピペできるソースコードは一切掲載しておりません。代わりに、なるべく分かりやすく動作原理を解説できれば、と思っています。

※また、制御の勉強と執筆を並行しているので、間違った内容が記載される可能性、および修正される可能性があることを念頭に置いてください。

最新の成果物

9軸センサを使うと、こんな感じで物体の姿勢を検知できるようになるよ。

解説記事の一覧

9軸センサを制御する上で必要な知識を解説しています。

次の順で、知識を積み重ねながら学ぶことを前提に記載しています。

3次元ベクトルの回転「ロール・ピッチ・ヨー」

9軸センサを使う目的は、主に現在の「姿勢」を知るためです。その姿勢を表現する上で、3次元ベクトルの「回転」の知識が必要になります。また、姿勢表現の一つである「ロール・ピッチ・ヨー」の考え方も解説しています。
 ⇒ 詳細記事はこちら


3軸加速度センサを用いた姿勢推定

加速度センサの値から「ロール・ピッチの回転角」を算出してみる話です。また、この分野でよく登場する「センサ座標系」と「グローバル座標系」の考え方も解説しています。
 ⇒ 詳細記事はこちら


3軸方位センサを用いた姿勢推定

前回の加速度センサだけでは検知できなかった「ヨー回転角」について、3軸方位センサを使って算出してみる話です。
 ⇒ 詳細記事はこちら


3軸角速度センサを用いた姿勢推定

加速度・方位センサが苦手とする「高周波な(=細かい)動作の検知」を実現するため、角速度センサを用いて姿勢を算出してみる話です。
 ⇒ 詳細記事はこちら


相補フィルタによるセンサフュージョン

それぞれのセンサの弱点を補うため、複数のセンサを使って姿勢を推定する方法を「センサフュージョン」と呼びます。今回は、相補フィルタによるセンサフュージョンをしてみた話です。
   ⇒ (現在、執筆中。たぶん、時間かかります)

今後の予定

・各種センサの組み合わせ手法(センサフュージョン)の解説
・クォータニオンについての解説