自平衡机器人-如何从陀螺仪数据中获取经过的角度？

Question

我正在尝试完成我的大学项目，在 python 中构建和编程自平衡机器人（使用 RPi），但在我的知识中遇到了障碍。

从 MPU6050 我能够获得加速度和陀螺仪数据，此外还有它们的角度（使用 atan2 函数获取加速角度，并使用 dt 积分获取陀螺仪角度）。但是我想不出一种方法来编码这些数据，以便在给定时间（dt）的循环中它将角度的变化（来自陀螺仪数据）转换为总经过角度。

我需要能够循环程序，以便它运行时间 (dt)，存储此数据，再次运行程序但期望 + 或 - 先前存储的数据。 然后我将能够使用陀螺仪和加速数据的两个角度，并通过免费过滤器运行它。

我已经上传了下面的相关代码。

import smbus                    #import SMBus module of I2C
import time
from time import sleep
import math

#some MPU6050 Registers and their Address
PWR_MGMT_1   = 0x6B
SMPLRT_DIV   = 0x19
CONFIG       = 0x1A 
GYRO_CONFIG  = 0x1B
INT_ENABLE   = 0x38
ACCEL_XOUT_H = 0x3B
ACCEL_YOUT_H = 0x3D
ACCEL_ZOUT_H = 0x3F
GYRO_XOUT_H  = 0x43
GYRO_YOUT_H  = 0x45
GYRO_ZOUT_H  = 0x47

DT = 0.02
rad_to_deg = 180/(math.pi)



def MPU_Init():
    #write to sample rate register
    bus.write_byte_data(Device_Address, SMPLRT_DIV, 7)
    
    #Write to power management register
    bus.write_byte_data(Device_Address, PWR_MGMT_1, 1)
    
    #Write to Configuration register
    bus.write_byte_data(Device_Address, CONFIG, 0)
    
    #Write to Gyro configuration register
    bus.write_byte_data(Device_Address, GYRO_CONFIG, 24)
    
    #Write to interrupt enable register
    bus.write_byte_data(Device_Address, INT_ENABLE, 1)

def read_raw_data(addr):
    #Accelero and Gyro value are 16-bit
        high = bus.read_byte_data(Device_Address, addr)
        low = bus.read_byte_data(Device_Address, addr+1)
    
        #concatenate higher and lower value
        value = ((high << 8) | low)
        
        #to get signed value from mpu6050
        if(value > 32768):
                value = value - 65536
        return value


bus = smbus.SMBus(1)    # or bus = smbus.SMBus(0) for older version boards
Device_Address = 0x68   # MPU6050 device address
MPU_Init()

print (" Reading Data of Gyroscope and Accelerometer")


    
while True:
        #Read Accelerometer raw value
        acc_x = read_raw_data(ACCEL_XOUT_H)
        acc_y = read_raw_data(ACCEL_YOUT_H)
        acc_z = read_raw_data(ACCEL_ZOUT_H)
        
        #Read Gyroscope raw value
        gyro_x = read_raw_data(GYRO_XOUT_H)
        gyro_y = read_raw_data(GYRO_YOUT_H)
        gyro_z = read_raw_data(GYRO_ZOUT_H)
        
        #Full scale range +/- 250 degree/C as per sensitivity scale factor
        Ax = acc_x/16384
        Ay = acc_y/16384
        Az = acc_z/16384
        
        Gx = gyro_x/131.0
        Gy = gyro_y/131.0
        Gz = gyro_z/131.0
        
        gyro_x_angle= Gy * DT 

        accel_x_angle = (math.atan2(Az,Ax)-(math.pi/2))*rad_to_deg

        
time.sleep(DT)

似乎有很多类似的自平衡机器人项目，但我能找到的用 python 编程的很少 任何帮助将不胜感激。

我尝试过列表、for循环、while循环，但似乎无法获得所需的结果。