Membuat Sendiri Kamera ala MotoGP

Jakarta - Seperti yang kita saksikan di ajang balap MotoGP, terlihat si pebalap melewati tikungan-tikungan sambil merebahkan motornya ke samping kiri dan kanan. Namun jika diperhatikan ada yang menarik ketika saat motor terlihat rebah miring, horison pandangan depan terlihat tetap datar/rata. Bagaimana bisa seperti itu?

Kamera pada motor tersebut menggunakan sistem GYRO, dimana kamera akan dibuat tetap tegak lurus terhadap gravitasi bumi atau horison.





Membuat Sendiri Gyro Camer

Kita bisa membuat sendiri Gyro Camera tersebut dengan menggunakan bantuan modul GYRO dan modul ACCELEROMETER.

Awalnya dua modul tersebut adalah modul yang terpisah, sehingga kita harus menggunakan dua unit modul bersamaan. Kemudian dibuatlah Chip Gyro dan Chip Accelerometer dalam satu modul (ada dua chip dalam satu modul).

Hingga akhirnya versi terbaru keduanya dibuat dalam satu chip saja, sehingga memperkecil distorsi perhitungan gerakan.
Modul yang digunakan di artikel ini adalahTriple Axis Accelerometer & Gyro Breakout â€" MPU-6050, dimana dalam modul ini terdapat 3-axis gyroscope dan 3-axis accelerometer dalam satu chip. Bekerja dengan catu daya 3.3volt.

Selain modul MPU6050 ini, bisa juga digunakan modul sejenis seperti:

• IMU Fusion Board â€" ADXL345 & IMU3000
• IMU Digital Combo Board â€" 6 Degrees of Freedom ITG3200/ADXL345

Wujud MPU6050 adalah seperti ini.Ukuran sangat kecil, hanya20mm x 15mm dan tebal 1.6mm.



;

Komponen yang digunakan antara lain:

• Triple Axis Accelerometer & Gyro Breakout â€" MPU-6050
• Arduino UNO R3 (beli)
• Digital Servo (gunakan servo yang bagus dan kuat) (beli)
• Breadboard Mini
• Baterai 9v + Saklar
• Box dan Kelengkapan lainnya.

Komponen dapat dibeli diLapantech.com




Skema pemasangan komponennya adalah sebagai berikut:




Jika menggunakan Board selain Arduino Uno R3, pin SCL dan SDA dari MPU berbeda-beda:

VDD : +3.3V
VIO : +3.3V
GND : GND
SDA : Pin A4 (Arduino Uno, ethernet) / Pin 20 (Mega2560, Due) / Pin 2 (Leonardo)
SCL : Pin A5 (Arduino Uno, ethernet) / Pin 21 (Mega2560, Due) / Pin 3 (Leonardo)




Rangkaian sudah selesai terpasang seluruhnya.

PROGRAMMING
Setelah semua selesai dirangkai, saatnya untuk melakukan upload program ke Arduino.

Rangkaian proyek ini hanya untuk menggerakkan servo dalam satu axis-X saja. Namun tetap diperlukan data-data dari Axis Y dan Z untuk masing-masing Gyroscope dan Accelerometer.
Juga saya coba gabungkan dengan perhitungan Kalman Filter agar dapat meredam ‘noise’ output dari Gyroscope+Accelerometer sehingga gerakan servo menjadi halus tidak terjadi gerakan yang tidak diinginkan.


/*
GYRO CAMERA - saft7.com

Demonstrates auto-leveling Camera Video by using Gyro & Accelerometer with Arduino

The circuit:
Servo controlled by Arduino, using Gyro and Accelerometer as reference of movement.

Created March 12, 2013
by Firmansyah Saftari
www.saft7.com

This code and complete article can be found at:

http://www.saft7.com/

Programming Language: C++

*/
#include
Servo xservo;

#include
#include "Kalman.h"
Kalman kalmanX;
Kalman kalmanY;

uint8_t IMUAddress = 0x68; // MPU6050 Address

/* IMU Data */
int16_t accX;
int16_t accY;
int16_t accZ;
int16_t tempRaw;
int16_t gyroX;
int16_t gyroY;
int16_t gyroZ;

int moveX;
int mapX;
int correctionX;

double accXangle;
double accYangle;
double gyroXangle = 9;
double gyroYangle = 180;
double compAngleX = 90;
double compAngleY = 90;
double kalAngleX;
double kalAngleY;
uint32_t timer;


// ---------- VOID SETUP START -------------- /
void setup() {
Serial.begin(115200);
xservo.attach(10);


Wire.begin();
i2cWrite(0x6B,0x00); // Disable sleep mode
if(i2cRead(0x75,1)[0] != 0x68) { // Read "WHO_AM_I" register
Serial.print(F("MPU-6050 with address 0x"));
Serial.print(IMUAddress,HEX);
Serial.println(F(" is not connected"));
while(1);
}
kalmanX.setAngle(90); // Set starting angle
kalmanY.setAngle(90);
timer = micros();
}

// ---------- VOID SETUP END -------------- /
// ---------------------- VOID LOOP START -------------- /
void loop() {
/* Update all the values */
uint8_t* data = i2cRead(0x3B,14);
accX = ((data[0]
accY = ((data[2]
accZ = ((data[4]
tempRaw = ((data[6]
gyroX = ((data[8]
gyroY = ((data[10]
gyroZ = ((data[12]

/* Calculate the angls based on the different sensors and algorithm */

accYangle = (atan2(accX,accZ)+PI)*RAD_TO_DEG;
accXangle = (atan2(accY,accZ)+PI)*RAD_TO_DEG;
double gyroXrate = (double)gyroX/131.0;
double gyroYrate = -((double)gyroY/131.0);
gyroXangle += gyroXrate*((double)(micros()-timer)/1000000); // Calculate gyro angle without any filter

gyroXangle += kalmanX.getRate()*((double)(micros()-timer)/1000000); // Calculate gyro angle using the unbiased rate
compAngleX = (0.93*(compAngleX+(gyroXrate*(double)(micros()-timer)/1000000)))+(0.07*accXangle); // Calculate the angle using a Complimentary filter

kalAngleX = kalmanX.getAngle(accXangle, gyroXrate, (double)(micros()-timer)/1000000); // Calculate the angle using a Kalman filter
timer = micros();
mapX = map(kalAngleX, 0, 200, 0, 179); //calculate limitation of servo mechanical


// /////////////////////////////

correctionX = 27; // EDIT THIS VALUE FOR SERVO CORRECTION ANGLE

// ////////////////////////////
moveX = 270 - (kalAngleX) + correctionX;

// ------- SEND TO SERIAL PRINT START ----- /

Serial.print("saft7.com X Pos: ");
Serial.print(moveX);Serial.print("\t");
Serial.print("\n");

// ------- SEND TO SERIAL PRINT END ----- /


// ------- SEND TO SERVO START ----- /

xservo.write(moveX); // Send signal to servo
delay(15); // delay to allow servos to move (ms)

// ------- SEND TO SERVO END ----- /

delay(1); // The accelerometer's maximum samples rate is 1kHz
}
// ---------------------- VOID LOOP END -------------- /



// -- FUNCTIONS START --
void i2cWrite(uint8_t registerAddress, uint8_t data){
Wire.beginTransmission(IMUAddress);
Wire.write(registerAddress);
Wire.write(data);
Wire.endTransmission(); // Send stop
}

uint8_t* i2cRead(uint8_t registerAddress, uint8_t nbytes) {
uint8_t data[nbytes];
Wire.beginTransmission(IMUAddress);
Wire.write(registerAddress);
Wire.endTransmission(false); // Don't release the bus
Wire.requestFrom(IMUAddress, nbytes); // Send a repeated start and then release the bus after reading
for(uint8_t i = 0; i
data[i] = Wire.read();
return data;
}
// -- FUNCTIONS END --

// GYROCAM BY SAFT7.COM //

// END
Membuat dudukan kamera
Saya menggunakan Acrylic setebal 2mm yang ditekuk dengan cara dipanaskan. Kemudian dibuat lubang-lubang yang diperlukan untuk pemasangan servo dan lubang baut ke kamera.



Baut kamera didapat dari tripod kecil yang sudah tidak terpakai, memudahkan pemasangan kamera.




Board Arduino dipasang ke alas box.





Unit Arduino, Servo dan MPU6050 sudah terpasang pada box.




Video Pengujian Servo pada box

 

Dudukan kamera sudah dipasang pada servo.




Kamera dipasang ke unit






Video pengujian saat kamera terpasang
 

SAATNYA MENCOBA
Kamera dipasang pada motor.





Coba jalan-jalan:

 

Lessons Learned:

• Modul Gyro+accelerometer harus terpasang dengan baik.
• Pengaturan kalibrasi level horisontal dilakukan di bidang yang datar
• Gunakan servo yang kuat.
• Gunakan baterai yang berdaya besar agar servo mendapatkan catudaya yang baik.

Semoga bermanfaat.
(ddn/ddn)

Posted in: