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BNO055

今回はモーションセンサをArduinoに接続し、AruinoとUnityを連携させて、Unity空間のオブジェクトの回転を制御してみます。

要するに../../PaxPowerGloveのページでやっているパワーグローブ近代化作業の要素技術確認です。

本ページで解説しているのはBosch社のBNO055についてですが、InvenSense社のMPU-9150版の記事もあります。

必要なもの

ハードウェア

ソフトウェア

手順

ハードウェアの準備

1. BNO055のSCLをArduinoのSCL（Arduino UnoではA5ピン）に接続する。
2. BNO055のSDAをArduinoのSDA（Arduino UnoではA4ピン）に接続する。
3. BNO055のGNDをArduinoのGNDピンに接続する。
4. BNO055のVinをArduinoの5Vピンに接続する。

ソフトウェアの準備(1)：Arduinoスケッチ

1. Adafruit_BNO055-master.zip、Adafruit_Sensor-master.zipを解凍する。
2. できたフォルダをArduino用フォルダのlibrariesにコピーする。
3. Arduino IDEを起動する。
4. メニューの[ファイル]>[スケッチの例]>[Adafruit BNO055]>[rawdata]を選択する。
5. 32行目を次のように変更する。
   (unidiff風に書いています。要するに先頭が-の行を削除して、先頭が+の行を追加するだけです。)

   - Serial.begin(9600); + Serial.begin(115200);

6. 36行目を次のように変更する。（意味については、BoschのBNO055のデータシートPDFの"3.3 Operation Modes"をご覧ください。）

   - if(!bno.begin()) + if(!bno.begin(bno.OPERATION_MODE_IMUPLUS))

7. 87行目を次のように変更する。

   - Serial.print("qW: "); - Serial.print(quat.w(), 4); - Serial.print(" qX: "); - Serial.print(quat.y(), 4); - Serial.print(" qY: "); - Serial.print(quat.x(), 4); - Serial.print(" qZ: "); - Serial.print(quat.z(), 4); - Serial.print("\t\t"); + Serial.print("quat\t"); + Serial.print(quat.w()); + Serial.print("\t"); + Serial.print(quat.y()); + Serial.print("\t"); + Serial.print(-quat.x()); + Serial.print("\t"); + Serial.println(quat.z());

8. 99行目を次のように変更する。

   - uint8_t system, gyro, accel, mag = 0; - bno.getCalibration(&system, &gyro, &accel, &mag); - Serial.print("CALIBRATION: Sys="); - Serial.print(system, DEC); - Serial.print(" Gyro="); - Serial.print(gyro, DEC); - Serial.print(" Accel="); - Serial.print(accel, DEC); - Serial.print(" Mag="); - Serial.println(mag, DEC);

9. 保存してArduinoに書き込む。
10. メニューの[ツール]>[シリアルモニタ]を選択する。
11. 右下のボーレート選択リストから115200baudを選択する。
12. 「Orientation Sensor Raw Data Test」に続いて、先頭に「quat」、その後に数値が出力されたら、成功。
    表示されない場合は、Arduino本体のリセットボタンを押してみてください。
13. このとき、ウィンドウのタイトルに「COM〜」と表示されているはずなので、番号を覚えておく。

ソフトウェアの準備(2)：Unity用C#スクリプト

1. Unityを起動する。
2. [Edit]>[Project Settings]>[Player]を開く。
3. [Api Compatibility Level]を".NET 2.0 Subset"から".NET 2.0"に変更する。
4. [GameObject]>[Create Other]>[Cube]を選択する。
5. Scene Viewに立方体が表示され、Hierarchy Viewに「Cube」というGameObjectが出来ていることを確認する。
6. Project Viewに本ページからダウンロードしたC#スクリプトをドラッグ&ドロップする。
7. Project ViewにC#スクリプトが追加されていることを確認する。
8. C#スクリプトをダブルクリックして開き、定数SERIAL_PORTを先ほど覚えておいた番号に書き換え、保存する。
9. Project ViewのC#スクリプトをHierarchy Viewの「Cube」にドラッグ&ドロップする。

動作確認

1. Unityの再生ボタンを押す。
2. BNO055を傾けてみて、Cubeが動けば成功！
   動かない場合は、Arduino本体のリセットボタンを押してみてください。

お疲れ様でした。

Unity用C#スクリプト

InvenSense社のMPU-9150用に作成したものを流用しています。

ControlObjectByMPU9150InUnity.cs

using System;
using System.IO.Ports;
using System.Threading;
using UnityEngine;

public class ControlObjectByMPU9150InUnity : MonoBehaviour {
    private const string SERIAL_PORT = "COM4";
    private const int SERIAL_BAUD_RATE = 115200;
    private const int SERIAL_TIMEOUT = 100;

    private Thread _readThread;
    private static SerialPort _serialPort;
    private static bool _continue;

    private static Quaternion _handQuaternion = new Quaternion();

    void Start() {
        _readThread = new Thread(Read);
        _serialPort = new SerialPort(SERIAL_PORT, SERIAL_BAUD_RATE);
        _serialPort.ReadTimeout = SERIAL_TIMEOUT;
        _serialPort.Open();
        _continue = true;
        _readThread.Start();
    }

    void Update() {
        transform.rotation = _handQuaternion;
    }

    void OnApplicationQuit() {
        _continue = false;
        _readThread.Join();
        _serialPort.Close();
    }

    private static void Read() {
        string[] values;
        float x, y, z, w;
        while (_continue) {
            if (_serialPort.IsOpen) {
                try {
                    values = _serialPort.ReadLine().Split('\t');
                    if (values[0] == "quat") {
                        x = float.Parse(values[2]);
                        y = -float.Parse(values[4]);
                        z = float.Parse(values[3]);
                        w = float.Parse(values[1]);
                        _handQuaternion.Set(x, y, z, w);
                    }
                } catch (TimeoutException) {
                }
            }
            Thread.Sleep(1);
        }
    }
}

参考

• SerialPort クラス (System.IO.Ports)

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