六轴陀螺仪MPU6050的虚拟3D模型角度控制

基于六轴陀螺仪MPU6050和集成WiFi芯片的Arduino设计,搭建了对Unreal Engine4(虚幻引擎)中3D模型进行角度姿态控制的硬件设备,该设备可嵌入到实际物体与虚拟3D模型进行实时交互.空间角度数据由DMP姿态解算器分析处理,MPU6050与Arduino等用串口通信,将数据打包,通过UDP协议将数据上传至Unreal Engine4(虚幻引擎)独立线

敬请登录网站在线投稿 ２０１７年第１２

期 43 六轴陀螺仪MPU6050的虚拟3D 模型角度控制*

韩进，许雯雯

（山东科技大学计算机科学与工程学院，青岛266590）

*基金项目资助：国家自然科学基金（41572244）；山东省自然科学基金项

目（ZR 2015DM 013）；山东科技大学优秀教学团队支持计划

（JXTD 20170503）。摘要：基于六轴陀螺仪M PU 6050和集成WiFi 芯片的Arduino 设计，搭建了对Unreal Engine 4（虚幻引擎）中3D 模型进行角度姿态控制的硬件设备，该设备可嵌入到实际物体与虚拟3D 模型进行实时交互。空间角度数据由DM P 姿态解算器分析处理，M PU 6050与Arduino 等用串口通信，将数据打包，通过UDP 协议将数据上传至Unreal Engine 4（虚幻引擎）独立线程处理。测试结果表明，硬件设备与3D 模型可以实现实时角度姿态控制，以低成本的投入提高了用户的体验感与沉浸感。

关键词：Unreal Engine 4；Arduino ；M PU 6050；姿态控制；六轴陀螺仪

中图分类号：T P 399 文献标识码：A

Virtual 3D Model Angle Control Based on Six -axis Gyroscope MP U6050

Han Jin ，Xu Wenwen

（College of Computer Science and Engineering ，Shandong University of Science and Technology ，Qingdao 266590，China ）Abstract ：In the paper ，a hardware device is built based on M PU 6050and Arduino ，which can control the 3D model angle attitude of Un -real Engine 4，and the hardware device can be embedded into real object and real -time interaction with 3D model .T he spatial angle data is analyzed and processed by the DM P gesture solver .T he M PU 6050communicates with the Arduino serial port to upload the data to the Unreal Engine 4independent thread processing via the UDP protocol .T he test results show that the hardware device and the 3D model

can realize the real -time angle attitude control .T he interactive way of the hardware greatly enhances the user ＇s sense of experience and immersion with low -cost investment .Key words ：Unreal Engine 4；Arduino ；M PU 6050；attitude control ；six -axis gyroscope 引 言

本文在传统硬件如鼠标、键盘交互基础上，提出一种

可嵌入到实际物体中的硬件交互方式［1］，体现出虚拟现实

3D 特性。使用集成了WiFi 芯片ESP 8266的Arduino 开

发板来与上位机进行WiFi 通信与数据传输，芯片M PU 6050完成姿态数据的采集与计算。Unreal Engine 4基于Poco 网络库接收端口姿态数据进行分析与处理，分

别将X 、Y 、Z 三个方向的速度、加速度与角速度分别传送

至控制家居模型角度的setRotation （）函数，实现实时720°

姿态控制，加强了系统的交互性体验与沉浸感。1 系统总体架构

系统结构框图如图1所示，系统由两部分组成：数据

采集传输部分选用基于ESP 8266芯片的

Arduino 开发板图1 系统结构框图和MPU 6050模块，数据接收分析部分通过Unreal En -g ine 4完成。硬件Arduino 与M PU 6050通过串口传输数据，Arduino 板与Unreal Engine 4之间的通信则是通过WiFi 芯片ESP 8266基于UDP 协议进行WiFi 连接。Un -real Engine 4在一个独立的线程里通过接收端口8000传送的M PU 6050传感器数据进行解析后，传送至蓝图，在蓝图中实时更新Actor 的位置参数，从而实现实时角度姿

万方数据