ちょっとすごいロガー販売開始

開発を続けているちょっとすごいロガー(NinjaScan-Lite)の販売をBASEというネットショップで開始しました。BASEは働いている六本木のシェアオフィスですぐ近くにいた(今は渋谷にお引っ越し)会社さんなので雰囲気分かっているので安心です。

下のリンクから購入可能です。クレジットカードと銀行振込に対応しています。その他、問い合わせしてもらえれば対応させて頂きまっす。

この商品はオープンソースを独自に商品化したもので、ソース元に販売等の本商品に関する問い合わせは行わないでください。

(追記)

サポートページ作りました。

http://www.ina111.org/ninjascan-light

x-io社のx-IMUを使ってみた話

x-io社のx-IMUという慣性計測ユニットが気になったので使ってみた話。

買ったのはこれ

MEMSのジャイロセンサは角速度を計測しているが、バイアスが酷く、姿勢を計測しようと積分するとどんどん誤差が蓄積します。

解決方法としてはカルマンフィルタなど、他のセンサの値と角速度センサの値を組み合わせる技術が使われます。。その中でも加速度と磁気センサの値が重力加速度と地磁気だけの状態だと簡単に実装できて強力なデジタルフィルタが公開されています。orientation filter とかMadgwick’s filterとか言われています。これが今回購入したx-IMUには実装されています。普通に買えるものだったりオープンソースのアルゴリズムなのに、日本ではあまり話題になってないので、メモ代わりに書いておきます。重力加速度以外の加速度や地磁気以外の磁気があるところではフィルタの性能が落ちるアルゴリズムになっているので要注意です。

購入

到着するとこんな感じ。

2014-03-01 14.37.071

電子部品を包む袋に入ってる

2014-03-01 14.38.221

 

レジストが見たこと無い面白い色です。あんまりキレイには思えないです。

レジストの厚みはかなり厚いです。基板の厚みもすごいことになってます。GFRP板のmicro SDカードもどき入っていました。Bluetoothモジュールは技適通ってない(たぶん)ので使いません。設定でdisableにしないといけません。

2014-03-01 14.41.551 2014-03-01 14.42.471 2014-03-01 14.43.041

 

性能

静置試験の結果を置いておきます。自分の環境での性能なので、環境によって全然異なってくると思います。1時間静置しておきました。上のグラフの上からジャイロ、加速度、地磁気の生データです。

下のグラフは姿勢角のグラフです。上のsubplotはジャイロの角速度の値から姿勢をクォータニオン表示で積分していって、オイラー角になおしているものです。真ん中はorientation filterで出力されたもの。下は真ん中のグラフを上下に拡大したものです。フィルタあると1時間で1度程度ずれるかどうかぐらいです。補正が効いているので、たぶん何時間でもこの程度のドリフトで収まるはずです。地磁気でしか補正されない1軸(ここではz軸)だけ地磁気のノイズの影響を強く受けているのもわかります。x軸y軸は加速度センサでも補正されているので、かなり安定しています。

生データからでは10度以上出るドリフトがキレイに消えているのがわかります。

X-IMU_MARG_longtime_sensor

X-IMU_MARG_longtime_attitude

ちなみにですが、データはバイナリで出てくるので、Windows用のGUIソフトがないと読めるフォーマットに変換出来ません。オープンソースなので、自分でなんとかすればいいんでしょうか・・・

GUIソフトでcsv形式にしてpythonのmatplotlibでグラフ化しています。

電子工作的に・・・

mbedでこのフィルタがすでに実装されていました。

https://mbed.org/cookbook/IMU

ただし、ADXL345 and ITG-3200のセンサの組み合わせ用に作られいるので、他のセンサでは書きなおさないとダメですね。

http://www.x-io.co.uk/open-source-imu-and-ahrs-algorithms/

ここに元となる論文、C言語の実装、Matlabでの実装、C#でのWindows上でのソフトが公開されています。

 

人力飛行機Daedalusの動画日本語字幕版

以前、人力飛行機の飛行距離記録を持つダイダロス(Daedalus)の記事を書きました。

ダイダロス研究

ダイダロス研究その2

youtubeにあがっているDaedalusのドキュメンタリー映像がとても良いって話をしていたわけですが、その動画に日本語字幕をつけてくれる稀有な存在が現れましたw

字幕つけてくれたMASAO氏は「鳥人間書類交流」というサイトも製作・運営していますし、鳥人間界隈に貢献していてすごいなぁと思います。

動画

クォータニオンとかorientation filterとか

最近fenrirさんのオープンソースハードウェアプロジェクトNinja-Scan-Lite(ブログページ)を広めようとNinja-Scan-Lite(ちょっとすごいロガー)(Google Code内プロジェクトページ)を中国深センに部品実装まで発注しました。写真はちょっとすごいロガーの1号機です。最近無事に秋田大学に納めまさせて頂きました。
その記事は後日書くとして、ジャイロで値を計測しても、姿勢角が知りたいのに、けっこう悩ましいですよね。
クォータニオンってやつを使うと計算が便利ってところまでは調べるとわかるのですが、
日本語の教科書はあっても、Web上の日本語記事はロクなのがありません。
公開されている論文だと良いのがありますが、日本の某企業の公開論文が悪すぎて時間を無駄にしたりしました。

クォータニオンの説明と計算は実際に商品にしているx-io社のものが良いです。どこかで前提条件となるクォータニオンの説明を見た後で、実装を確認する感じのレベル対象です。
特にMatlabの実装まで示しているので、参考になります。
http://www.x-io.co.uk/quaternions/

x-io社の慣性計測ユニットは加速度とジャイロと地磁気の値から現在の姿勢をフィルタリングして姿勢を求めるアルゴリズムが走っています。
フィルタの中身は公開されていて、orientation filterで調べると出てきます。

orientation filterには2パターンのフィルタがあります。
・加速度とジャイロから姿勢を求めるIMU filter
・加速度、ジャイロ、地磁気から姿勢を求めるMARG filter

どちらも、フィルタの機能として動きが少ないこと前提です。
フィルタのパラメータである、βとγの値を変えると動いている対象にもある程度対応できるようですが、
加速度は重力加速度のみを検知していて、磁気センサーは地磁気のみを計測していることが、フィルタの前提条件になっています。
センサー統合する際に多く用いられるカルマンフィルタに比べて計算負荷が少ないことが論文中のメリットに書いてあります。

その分使用条件があるのですが。。。

MEMSセンサーのジャイロのバイアスは無視出来ないほど大きいので、このようなセンサー統合が必要になってきます。多くのスマホでももう少し簡単なフィルタが入ってセンサー統合しているはずです。complementary filterとかが多いのでしょうか。。。

x-io社は色々とオープンソースにしていて期待しているところです。

というか個人プロジェクト的には明らかにライバルです。
http://www.x-io.co.uk/category/open-source/

ロケットエンジンの参考サイト

猫も杓子も女子中学生も能力を持て余したエンジニアも液体ロケットエンジンに興味を持つ時代らしいので、液体ロケットエンジンの参考サイトをまとめておきます。(ツイッターでつぶやかれていたもののまとめです)作る作らないは別にしてロケットエンジンは様々な要素の塊で勉強が楽しくなるための教材として有意義だなぁと思う次第です。

ネットで拾えるのは英語ばかりだから、お金出して日本語の教科書買ったほうが知識の吸収早いですね()

最近通勤の電車の中ではこの英語資料をタブレットで読むようにしているので、とっても良く眠れます!!!

Rocket Propulsion Element 第7版

http://web.mit.edu/e_peters/Public/Rockets/Rocket_Propulsion_Elements.pdf

有名なGeorge P Sutton先生の本の第7版がなぜだか無料でMITのサイトからダウンロード出来ます。最新の第8版は日本だと1万円以上するのに、無料です。なんだか怖いし、いつ消えるか分かんないですが。

 Prof.Sanchezの講義ノート

http://ocw.mit.edu/courses/aeronautics-and-astronautics/16-512-rocket-propulsion-fall-2005/lecture-notes/

Rocket Propulsion Elementの講義ノートとしてMITのオープンコースの講義ノートがあります。講義ノートなので教わらながらじゃないと飲み込み時間がかかるなぁという印象ですが、良い資料だなぁと思って見てます。

ロシア語なサイト

http://www.lpre.de/index.htm

ロケットを勉強してくると実物を見て癒やされたりしたくなるので、読めないロシア語をスルーしつつ写真を見て癒やされましょう()

1967年に書かれた小型液体ロケットエンジンの作り方の論文

http://web.mit.edu/e_peters/Public/Rockets/Rocketlab.pdf

http://www.rocketry.org/ の管理人さんが自分で小さなロケットエンジンを作ったりしているのは有名なわけですが、(http://www.rocketry.org/tim/small_rocket_motor/)管理人さんが1967年に出版された小型液体ロケットエンジンの作り方の論文をPDFにしています。

ヤード・ポンド法で頭が痛いです。1960年代らしくDIYで作れる感じがいいですね。

(関係ないけど)MITの超小型人工衛星の論文

http://web.mit.edu/e_peters/Public/CASTOR_Design_Document_Spring10.pdf

http://satellite.mit.edu/ というMITの超小型人工衛星チームの論文が似たところに転がってたので眺めています。日本の超小型人工衛星の方が進んでるなぁと感じますが、1つのPDFで資料として見れるのはいいですね。

紹介しているのはだいたい http://web.mit.edu/e_peters/Public/ に転がっていたものです。

 togetter

thgraceさんによるN2O(亜酸化窒素)の危険性についてのTweetまとめ

http://togetter.com/li/614557

制御系の参考書

Robust Control Design with matlab の本がPDFで落ちています。