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2016年1月30日 シニア技術者勉強会『メガネを見つける』
- 5. すでにある！ ステッカーとスマホの間の距 離をレーダー表示 アイコンをタップで、鳴る、 光る 指定した距離の外に移動する と通知 逆に、有効距離内に入った瞬 間に通知 Stick-N-Find ステッカー・ファインド 2個パック：5,820円（Amazon） ステッカー側がボタン電池駆動… そんな重いものを眼鏡に貼り付けるか!? 5
- 12. モーションシールドの仕様 BOSCH製BNO055を搭載 14bit精度の３軸加速度センサー (X,Y,Z) 16bit精度の３軸角速度センサー (Ωx,Ωy,Ωz) 16bit精度の３軸地磁気センサー (x,y,z) 12
- 13. 物理のおさらい（１） 加速度 速度 位置 台形公式 積分 積分 t i t i+1 ⊿v(ti) = ⊿t ✕ (ai + ai+1) ÷ 2 ⊿d(ti) = ⊿t ✕ (vi + vi+1) ÷ 2 13
- 15. では、さっそく測ってみよう！（１） #include "NAxisMotion.h" #include <Wire.h> NAxisMotion mySensor; unsigned long lastStreamTime = 0; const int streamPeriod = 40; void setup() { Serial.begin(115200); I2C.begin(); mySensor.initSensor(); mySensor.setOperationMode(OPERATION_MODE_AMG); mySensor.updateAccelConfig(); } 15 3種全部のセンサーを有効にするモード Arduino IDEの最新版にスケッチがあります。 NAxisMotionライブラリの各関数の説明： http://labs.arduino.org/9+Axes+Motion
- 16. では、さっそく測ってみよう！（２） void loop() { if ((millis() - lastStreamTime) >= streamPeriod) { lastStreamTime = millis(); Serial.print("Time: "); Serial.print(lastStreamTime); Serial.print("ms "); Serial.print(" a: "); Serial.print(mySensor.readAccelX()); Serial.print(", "); Serial.print(mySensor.readAccelY()); Serial.print(", "); Serial.print(mySensor.readAccelZ()); Serial.print("m/s2 "); Serial.print("gy: "); Serial.print(mySensor.readGyroX()); Serial.print(", "); Serial.print(mySensor.readGyroY()); Serial.print(", "); Serial.print(mySensor.readGyroZ()); Serial.print("d/s "); Serial.print("mg: "); Serial.print(mySensor.readMagX()/100); Serial.print(", "); Serial.print(mySensor.readMagY()/100); Serial.print(", "); Serial.print(mySensor.readMagZ()/100); Serial.print("G "); Serial.println(); }} 16
- 17. 測定結果は？ （置いたまま動かさないで） Time: 1569ms a: -0.03, 0.14, 9.77m/s2 gy: 0.06, -0.31, 0.00d/s mg: 0.13, 0.12, -0.40G Time: 1609ms a: -0.02, 0.15, 9.74m/s2 gy: 0.00, -0.06, 0.06d/s mg: 0.13, 0.12, -0.40G Time: 1649ms a: -0.03, 0.14, 9.77m/s2 gy: 0.06, 0.00, 0.00d/s mg: 0.13, 0.12, -0.40G Time: 1689ms a: -0.03, 0.17, 9.67m/s2 gy: 0.00, -0.06, 0.06d/s mg: 0.13, 0.12, -0.40G Time: 1729ms a: -0.02, 0.15, 9.81m/s2 gy: 0.00, 0.12, -0.06d/s mg: 0.13, 0.12, -0.40G Time: 1769ms a: -0.03, 0.16, 9.81m/s2 gy: 0.12, -0.06, 0.00d/s mg: 0.14, 0.12, -0.40G Time: 1809ms a: -0.03, 0.14, 9.74m/s2 gy: 0.00, -0.06, 0.12d/s mg: 0.14, 0.12, -0.40G Time: 1849ms a: -0.03, 0.16, 9.80m/s2 gy: -0.06, -0.19, -0.12d/s mg: 0.14, 0.12, -0.40G Time: 1889ms a: -0.02, 0.16, 9.72m/s2 gy: 0.00, 0.00, -0.06d/s mg: 0.14, 0.12, -0.40G Time: 1929ms a: -0.02, 0.15, 9.78m/s2 gy: 0.00, -0.12, 0.00d/s mg: 0.14, 0.12, -0.40G Time: 1969ms a: -0.04, 0.20, 9.80m/s2 gy: 0.00, 0.00, -0.19d/s mg: 0.12, 0.11, -0.39G 17 ま、こんなもんか？
- 19. 実装上の考察（２） センサーが前に20°傾いている場合 -9.8m/s2 x 1. 角速度を積分して傾き20°を知る 2. x軸方向の加速度から3.35を差し引く 3. さらにcos20°=0.94を掛ける 9.8✕sin20°≒3.35m/s2 20° 19
- 20. 実装上の考察（３） そもそもずっと同じ方向を向いて歩いているわけが ない！ x y 1. α = z軸方向の角速度を積分 2. 現在の座標をα°回転した座標に変換 α うわぁ、けっこう色々面倒じゃん！ 20 初期のx軸
- 22. BNO055 データシート 「Data sheet BNO055」でグーグル検索してくださ い。 105ページある英語の文書です。 BNO055の使い方がすべて書いてあります。 22
- 23. 用語解説 Sensor Fusion ある現象に対して、それを測定する複数のセンサーーの出力から、 データ同士の処理を行い、1つの知覚を得ること(wikipediaより) Absolute Orientation 角速度を積分して、絶対方位に対して回転角度（傾き）を求める Relative Orientation 角速度を積分して、初期状態の向きに対して回転角度を求める Linear Acceleration 重力加速度成分を除き、動きによる加速度のみ出力する 23
- 24. ということは… IMUモード（地磁気センサーを切る）にして 最初にスリッパを水平にまっすぐ置き Linear Acceleration (ax, ay, az)と Relative Orientation (α、β、γ)を読んで 座標変換(ax’, ay’, az’)し ax’とay’を２回積分すればいい まずは、センサーを回転させないように測ってみよう 24 う、それでもそこそこ面倒
- 25. プログラム void setup() { Serial.begin(115200); I2C.begin(); mySensor.initSensor(); mySensor.setOperationMode(OPERATION_MODE_IMUPLUS); mySensor.updateAccelConfig(); void loop() { if ((millis() - lastStreamTime) >= streamPeriod) { lastStreamTime = millis(); Serial.print("Time: "); Serial.print(lastStreamTime); Serial.print("ms "); Serial.print(" a: "); Serial.print(mySensor.readLinearAccelX()); Serial.print(", "); Serial.print(mySensor.readLinearAccelY()); Serial.print(", "); Serial.print(mySensor.readLinearAccelZ()); Serial.print("m/s2 "); Serial.println(); }} 25
- 26. では、早速やってみましょう！26 1. 加速度センサーを静止状態で安定させる 2. 実際に歩いて加速度を測定する 3. 加速度を2回積分して移動距離を求める
- 28. 1. 加速度センサーを静止状態で安定させる 静止状態でのセンサー値を測定 Time: 4591ms a: 0.00,0.03,0.10m/s2 Time: 4606ms a: -0.01,0.02,0.08m/s2 Time: 4625ms a: 0.00,0.03,0.08m/s2 Time: 4641ms a: 0.02,0.03,0.08m/s2 Time: 4657ms a: 0.00,0.03,0.08m/s2 Time: 4674ms a: -0.01,0.00,0.09m/s2 Time: 4690ms a: 0.01,0.01,0.08m/s2 Time: 4707ms a: 0.00,0.03,0.07m/s2 Time: 4724ms a: -0.02,0.01,0.08m/s2 Time: 4741ms a: 0.00,0.01,0.10m/s2 Time: 4757ms a: 0.00,0.01,0.08m/s2 Time: 4774ms a: 0.00,0.01,0.09m/s2 28 む～ん、0.00にならない 少し振動してる…けど 許容できる誤差でしょう