在本教程中，我们将学习如何建立一个Arduino万向节或一个带有伺服电机的自稳定平台。本教程实际上是先前关于 .

概述

我用三维建模软件设计了万向节。它由3台MG996R伺服电机组成，用于3轴控制，以及MPU6050传感器、Arduino和电池的底座。

您可以在以下位置找到并下载此三维模型以及用于三维打印的STL文件：

使用我的，我3D打印了所有的部件，它们都非常完美。

装配

组装万向节很容易。我从安装偏航伺服开始。我用M3螺栓和螺母把它固定在底座上。

下一步，我用同样的方法固定了滚动伺服。这些零件是专门设计的，以方便安装MG996R伺服系统。

为了将零件相互连接，我使用了圆喇叭，它作为伺服系统的附件。

首先，我们需要用两个螺栓将圆喇叭固定在底座上，然后用另一个螺栓将其连接到之前的伺服系统上。

我重复了这个过程，组装其余的组件，变桨伺服和顶部平台。

下一步，我通过伺服线通过支架的开口，以保持他们的组织。然后我插入MPU6050传感器，用螺栓和螺母将其固定在底座上。

为了给这个项目供电，我用了2节锂离子电池，我把它们放在这个电池架上。我用两个螺栓和螺母把电池座固定在底座上。

2节锂离子电池将产生约7.4V的电压，但我们需要5伏的电压来为Arduino和伺服系统供电。

这就是为什么我使用了一个降压转换器，将7.4伏转换为5伏。

Arduino万向节电路图

现在剩下的，就是把一切联系起来。这里的电路图和所有的电路图都需要连接起来。

您可以从以下链接获取本Arduino教程所需的组件：

MPU6050 IMU

MG996R伺服

降压转换器

Arduino Uno

试验板和跨接导线

最后，我把电子元件和电线压入底座，用底部的盖子盖住它们。

有了这个，自平衡平台或Arduino万向节就完成了，它的工作和预期一样好。剩下的就是看看程序。

Arduino代码

本例中的Arduino代码是对MPU6050 U DMP6示例的修改 .

代码说明：所以，我们使用输出可读的偏航，俯仰和横摇。

// Get Yaw, Pitch and Roll values

#ifdef OUTPUT_READABLE_YAWPITCHROLL

mpu.dmpGetQuaternion(&q, fifoBuffer);

mpu.dmpGetGravity(&gravity, &q);

mpu.dmpGetYawPitchRoll(ypr, &q, &gravity);

// Yaw, Pitch, Roll values - Radians to degrees

ypr[0] = ypr[0] * 180 / M_PI;

ypr[1] = ypr[1] * 180 / M_PI;

ypr[2] = ypr[2] * 180 / M_PI;

// Skip 300 readings (self-calibration process)

if (j <= 300) {

correct = ypr[0]; // Yaw starts at random value, so we capture last value after 300 readings

j++;

}

// After 300 readings

else {

ypr[0] = ypr[0] - correct; // Set the Yaw to 0 deg - subtract the last random Yaw value from the currrent value to make the Yaw 0 degrees

// Map the values of the MPU6050 sensor from -90 to 90 to values suatable for the servo control from 0 to 180

int servo0Value = map(ypr[0], -90, 90, 0, 180);

int servo1Value = map(ypr[1], -90, 90, 0, 180);

int servo2Value = map(ypr[2], -90, 90, 180, 0);

// Control the servos according to the MPU6050 orientation

servo0.write(servo0Value);

servo1.write(servo1Value);

servo2.write(servo2Value);

}

#endif

一旦我们得到这些值，首先我们把它们从弧度转换成度。

// Yaw, Pitch, Roll values - Radians to degrees

ypr[0] = ypr[0] * 180 / M_PI;

ypr[1] = ypr[1] * 180 / M_PI;

ypr[2] = ypr[2] * 180 / M_PI;

然后我们等待或读取300个读数，因为在此期间传感器仍处于自校准过程中。另外，我们捕捉偏航值，它在开始时不像俯仰和横摇值为0，而是总是一些随机值。

// Skip 300 readings (self-calibration process)

if (j <= 300) {

correct = ypr[0]; // Yaw starts at random value, so we capture last value after 300 readings

j++;

}

在300个读数之后，首先我们通过减去上面捕获的随机值将偏航设置为0。然后我们将偏航、俯仰和横摇的值从-90度映射到0到180度，这些值用于驱动伺服系统。

// After 300 readings

else {

ypr[0] = ypr[0] - correct; // Set the Yaw to 0 deg - subtract the last random Yaw value from the currrent value to make the Yaw 0 degrees

// Map the values of the MPU6050 sensor from -90 to 90 to values suatable for the servo control from 0 to 180

int servo0Value = map(ypr[0], -90, 90, 0, 180);

int servo1Value = map(ypr[1], -90, 90, 0, 180);

int servo2Value = map(ypr[2], -90, 90, 180, 0);

// Control the servos according to the MPU6050 orientation

servo0.write(servo0Value);

servo1.write(servo1Value);

servo2.write(servo2Value);

}

最后利用写函数，把这些值作为控制信号发送给伺服系统。当然，你可以禁用偏航伺服，如果你只想稳定的X和Y轴，并使用这个平台作为相机常平架。

请注意这远不是好的相机万向节。运动不平稳，因为这些伺服不是为了这样的目的。真正的相机万向节使用一种特殊类型的为了获得流畅的动作。所以，考虑这个项目只是为了教育目的。

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