自動報球速的棒球, (2) 第一版試作品 (Arduino, NanoWii, microSD, MPU6050)

自動報球速的棒球, 第一版試作品, 總算有個球形了.. (灑花, 歡呼..) 與其它100個缺點.

這個試作品零件選用與功能規格為:

[硬體]

線路由 NanoWii + microSD 模組 + 電池 + 5V 降壓模組構成.

感謝鄭公子的幫忙

[軟體]

軟體部份則是把 ax/ay/az 數值寫檔儲存在 SD card 裡. 再手動將這些數據匯入 G-doc 試算表分析與製圖.

程式碼

電源接上後, 它會持續記錄 accel 的數值到 SD card 中. 每1000筆資料 (10s) 寫到一個檔案中. 拔電源的時點未知, 所以有可能會漏失最後一個檔案.

// Based on I2Cdevlib, MPU6050_raw
// Experiments to verify if any data loss when writing MPU6050 outputs to SD card

#include "I2Cdev.h"
#include "MPU6050.h"
#include <SdFat.h>

// SD card read/write
// MOSI - pin 11
// MISO - pin 12 
// CLK  - pin 13
// CS   - pin 4
const int chipSelect = 10;

// Arduino Wire library is required if I2Cdev I2CDEV_ARDUINO_WIRE implementation
// is used in I2Cdev.h
#if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
    #include "Wire.h"
#endif

MPU6050 accelgyro;
int16_t ax, ay, az;
int16_t gx, gy, gz;

SdFat sd;
SdFile myFile;

int count = 0;
int idx = 0;

void setup() {
    // join I2C bus (I2Cdev library doesn't do this automatically)
    #if I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_ARDUINO_WIRE
        Wire.begin();
    #elif I2CDEV_IMPLEMENTATION == I2CDEV_BUILTIN_FASTWIRE
        Fastwire::setup(400, true);
    #endif

    // initialize serial communication
    // (38400 chosen because it works as well at 8MHz as it does at 16MHz, but
    // it's really up to you depending on your project)
    Serial.begin(38400);

    // initialize device
    Serial.println("Initializing I2C devices...");
    accelgyro.initialize();

    // change accel sensitivity to 8g
    accelgyro.setFullScaleAccelRange(MPU6050_ACCEL_FS_8);

    // verify connection
    Serial.println("Testing device connections...");
    Serial.println(accelgyro.testConnection() ? "MPU6050 connection successful" : "MPU6050 connection failed");

    // Initialize SdFat or print a detailed error message and halt
    // Use half speed like the native library.
    // change to SPI_FULL_SPEED for more performance.
    if (!sd.begin(chipSelect, SPI_HALF_SPEED)) 
        sd.initErrorHalt();
}

void loop() 
{
    // read raw accel/gyro measurements from device
    accelgyro.getMotion6(&ax, &ay, &az, &gx, &gy, &gz);

    // dynamic create a file
    if (count == 0)
    {
        // dynamic filename
        char filename[11];
        sprintf(filename, "acc_%d.txt", idx);
        Serial.print("filename :");
        Serial.println(filename);

        // open the file for write at end like the Native SD library
        if (!myFile.open(filename, O_RDWR | O_CREAT | O_AT_END)) 
            sd.errorHalt("opening test.txt for write failed");        
    }

    // write data to file
    Serial.print(count); myFile.print(count); myFile.print(", ");
    Serial.print(", ax: "); Serial.print(ax); myFile.print(ax); myFile.print(", ");
    Serial.print(", ay: "); Serial.print(ay); myFile.print(ay); myFile.print(", ");
    Serial.print(", az: "); Serial.println(az); myFile.println(az);         

    // close file when every 1,000 records
    if (count > 1000)
    {
        myFile.close();
        Serial.println("Finish.");
        count = -1;
        idx++;
    }    

    count++;
}

圖表分析

將 ax/ay/az 數據匯入 G-Doc 試算表, 可以製圖與分析. 得先將偏移值去除, 才能去積分出速度值來. 萊恩大兵還在寫這段程式碼.

這個試作品的缺點與功能未盡之處, 列舉如下:

[硬體]

需要無線傳輸的功能
需要能充電
得再檢討並選用適當(便宜)的零件

[球殼機構]

要有個球心結構來固定硬體零件
球殼骨架組裝起來要夠穩固, 也要方便拆解
球體重心偏移

[軟體部份]

要做省電處理
要能透過無線把 accel 數據傳出來
要能解析 accel 數據, 計算出速度值
要有個手機端的 app 來接收數據與圖表呈現

順道說一下, 這顆球的強度, 萊恩大兵抓的目標, 是在傳接球的情境, 只要能承受球進捕手手套的衝擊力道即可. 並不考慮拿球棒來擊打的情境. 再遠一點的目標, 這顆球也要能傳回 gyro 數據, 到時可以做球的軌跡變化與轉速分析.

(2014/9/5, 更新)
這篇文章在臉書上, 有不少精采的留言.

蘇恆誠、許達仁、 Greg Tsai 以及其他 77 人都說讚。

曹建國太強嘞

9月4日 9:29 · 讚 · 2

林瑋哲做完商品化~

9月4日 9:33 · 讚 · 1

林進興曹兄曾兄都很強大~

9月4日 10:22 · 讚

Hunter Hsu 恭喜喔

9月4日 11:21 · 讚

MingWei Cheng 球會旋轉這種SENSOR可以測? ..

9月4日 11:23 · 讚

曾建評第一階段我是要抓投手持球揮臂將球甩出時的初速, 這段沒有旋轉的問題. 第二階段是球出手後, 飛行直到進捕手手套. 這二段球就會旋轉了. 我想應該是觀察 gyro 的數據吧..

9月4日 11:27 · 讚 · 3

Greg Tsai 旋轉的問題，基本上就是在球座標系統求Magnitude就可以了

9月4日 18:53 · 收回讚 · 2

Ghosty Guo MPU6050的加速感測最大到16g, 夠用嗎? 若球時速為160km, 等於秒速約44m, 用16個g(9.8*16)加速需0.28秒才夠, 投手把球置於最上方從最後面開始前甩到離手的時間似乎不到0.28秒, 投手給球的g值可能會大於16g

9月4日 20:08 · 已編輯 · 收回讚 · 1

曾建評的確可能會有這個瓶頸..

9月4日 20:12 · 讚

Greg Tsai "投手把球置於最上方從最後面開始前甩到離手的時間"和感測器的Sampling rate及I2C介面的傳輸速率關聯比較大，而MPU6050最大限值16g, 則直接和投手的瞬時加速度會不會超過16g有關.

9月4日 22:24 · 讚 · 1

曾建評 (44^2 / 4)/9.8 = 49.38. 16g 看來不夠用.. 上限大概是 90km/hr.https://answers.yahoo.com/question/index......

(a) what acceleration did he give the ball, and (b) how much time did it take him to pitch...
answers.yahoo.com

(a) what acceleration did he give the ball, and (b) how much time did it take hi⋯⋯更多

9月4日 23:09 · 已編輯 · 讚 · 1 · 移除預覽

陳柏儒 So cool!

9月5日 20:34 · 讚

Ghosty Guo 25~500g的Accelerometer: http://www.meas-spec.com/downloads/832M1.pdf

昨天 19:26 · 收回讚 · 1