Arduino Microで頭部装着するHIDデバイス（マウス）を作ったので備忘録

なんでそんなもん作ったか

とある事情で頭部装着ポインティングデバイスを作ってます．これまた諸事情あって，加速度センサから割り出した頭部傾きを使ってカーソルを動かしています．

Arduino Microについて

サクッと使えて便利なArduinoですが，その中でもArduino Micro, Arduino Leonardo等(ATmega32U4搭載）のものはHIDデバイスとしてそのまま使えちゃう便利な機能がついています．
なので，自作キーボードや自作マウスが作れたりしちゃいます．

今回使ったセンサ・マイコン

MPU-6050 (6軸ジャイロ加速度センサ）
Arduino Micro
を今回は使用しています．

つなぎ方は（センサ）-（マイコン）間で
(VCC)-(3.3V)
(GND)-(GND)
(SCL)-(SCL)
(SDA)-(SDA)
でつなぐだけです．どうやら僕が使ったMPU-6050にはレギュレータなるものが入っているらしく，直接5V出力につないでも問題ない模様．

どうすればHIDデバイスとして使える？

↑のスクショにあるライブラリをArduino IDEにイントールする．その後，基本的には以下のコードでArduinoがHIDマウスになります．

mouse.c

#include <Mouse.h>

int xval; //x軸方向の相対移動量
int yval; //y軸方向の相対移動量
const int wheelVal = 0; //スクロールホイールの移動量

void setup(){
    Mouse.begin();
}

void loop(){
    //xval = hoge1 センサから上がってきた何らかの値を代入
    //yval = hoge2 センサから上がってきた何らかの値を代入
    Mouse.move(xval, yval, wheelVal);
}

他にもクリックなども実装できます．詳しくはArduino公式referenceを参照されたし．

最終的なコード

HIDmouse.c

#include <Mouse.h>
#include <Wire.h>

int16_t axRaw, ayRaw, azRaw, gxRaw, gyRaw, gzRaw;
const float kx=0.2; //gain for x
const float ky=0.2; //gain for y
int move_x; //relative distance to move along X-axis
int move_y; //relative distance to move along Y-axis
float acc_x, acc_y, acc_z
float acc_angX, acc_angY;

void setup(){
    Wire.begin();

    Wire.beginTransmission(0x68);
    Wire.write(0x6B);
    Wire.write(0X00);
    Wire.endTransmission();

    Wire.beginTransmission(0x68);
    Wire.write(0x1C);
    Wire.write(0x10);
    Wire.endTransmission();

    Wire.beginTransmission(0x68);
    Wire.write(0x1B);
    Wire.write(0x08);
    Wire.endTransmission();

    Wire.beginTransmission(0x68);
    Wire.write(0x1A);
    Wire.write(0x05);
    Wire.endTransmission();

    Mouse.begin();
}

void loop(){
    Wire.beginTransmission(0x68);
    Wire.write(0x3B);
    Wire.endTransmission();
    Wire.requestFrom(0x68, 14);
    while (Wire.available() < 14);
    axRaw = Wire.read() << 8 | Wire.read();
    ayRaw = Wire.read() << 8 | Wire.read();
    azRaw = Wire.read() << 8 | Wire.read();

    acc_x = axRaw / 16384.0;
    acc_y = ayRaw / 16384.0;
    acc_z = azRaw / 16384.0;

    acc_angX = atan2(acc_y, -acc_x) * 360 / 2.0 / PI;
    acc_angY = atan2(acc_z, -acc_x) * 360 / 2.0 / PI;
    //ここはセンサを縦置きにしているので引数の順序が変わってます．
    //以下センサを水平において使う場合
    //acc_angX = atan2(acc_x, acc_z) * 360 / 2.0 / PI;
    //acc_angY = atan2(acc_y, acc_z) * 360 / 2.0 / PI;

    move_x = (int) (kx*acc_angX);
    move_y = (int) (ky*acc_angY);

    Mouse.move(move_x, move_y, wheelVal);
//move()にはint型にキャストした座標を渡します
}

これでセンサから上がってきた値から角度を割り出し，それをカーソル速度に反映できます．

補足（というか教えてえらい人）

１．ジャイロセンサから上がってきた角速度を積分してz軸回転（ヨー軸回転）を出したいんですが無理なんですかね．カルマンフィルタのライブラリ等もあるっぽいですが，ヨー軸回転は出せなさそうだったので．．．

２．arduino leonardo互換ボードだと超小型のものもあるので，後々小型化していく予定．

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