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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PAXパワーグローブ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​

項目説明
Arduino Uno比較的小型で安価で簡単に使えるマイコンボード。
BNO055ブレイクアウトボードBosch社の3軸加速度+3軸ジャイロ+3軸コンパスのモーションセンサチップBNO055が載ったAdafruit社のブレイクアウトボード。BNO055が搭載されているモジュールならば概ね同様だと思います。（Arduino 9軸モーションシールドなど）BNO055は、センサの生データではなく、複数のセンサの値を統合（センサフュージョン）し、クォータニオンを算出してくれるので便利です。Adafruit社のブレイクアウトボードは国内で販売していなかったため、輸入しました。価格は34.95ドル。送料（UPS Express Saver）が26.99ドルで、合計61.94ドル。8/11 23:30に注文、8/13 16:00に到着。

ソフトウェア​

項目説明
Arduino IDEArduino用の開発環境。オフィシャルサイトからダウンロードしてください。
Unityマルチプラットフォーム対応のゲームエンジン。簡単に3D（or 2D）ゲームを作ることが出来る。オフィシャルサイトからダウンロードしてください。
Adafruit_BNO055 LibraryAdafruitのサイトからダウンロードしてください。
Adafruit_Sensor LibraryAdafruitのサイトからダウンロードしてください。
Unity用C#スクリプト上記サンプルスケッチの出力をUnity側で受け取ってGameObjectを制御するC#スクリプト。本ページ下部からダウンロードしてください。

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

参考​