Làm thế nào để chọn một IMU tốt cho một robot có bánh xe?

Tại phòng thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi có một số robot loại "Kurt" (có kích thước bằng một chiếc Pioneer, sáu bánh, ổ đĩa vi sai). Các con quay hồi chuyển tích hợp đã thực sự lỗi thời; vấn đề chính là các con quay hồi chuyển có độ trôi lớn tăng khi con quay nóng lên (sai số lên tới 3 ° / s). Chúng tôi chủ yếu sử dụng IMU (đơn vị đo lường quán tính) để có được ước tính tư thế ban đầu mà sau đó được sửa bởi một số thuật toán địa phương hóa, nhưng ngay cả khi đó, lỗi đặt ra ban đầu lớn do IMU gây ra thường gây khó chịu.

Chúng tôi đã tạm thời sử dụng điện thoại Android (Galaxy S2) làm IMU thay thế và kết quả tốt hơn rất nhiều so với IMU cũ. Tuy nhiên, tôi không thích tùy thuộc vào kết nối WiFi giữa IMU và máy tính điều khiển (máy tính xách tay chạy ROS / Ubuntu), vì vậy chúng tôi đang tìm mua IMU mới.

IMU nào chúng ta nên chọn? Những tiêu chí quan trọng để xem xét cho ứng dụng của chúng tôi?

Tôi đã sử dụng IMU VN-100 để thay thế một cái cũ (có thể khá không chính xác).

Trải nghiệm của tôi với VN-100 khá tốt. Nó bao gồm bộ lọc Kalman bên trong để ước tính cường độ, cuộn và ngáp (sử dụng cảm biến từ tính) và bạn có thể tự điều chỉnh mức tăng trên bộ lọc Kalman. Làm thế nào chúng nên được điều chỉnh sẽ phụ thuộc vào ứng dụng của bạn (ví dụ: độ rung, tốc độ quay và gia tốc thông thường).

Kinh nghiệm của tôi là nó dễ dàng trong độ chính xác 1 độ, và nếu được điều chỉnh tốt, có thể chính xác gần như 0,1 độ. Phải nói rằng, nó yêu cầu sử dụng tham số điều chỉnh hoạt động (tùy thuộc vào mức độ gia tốc khác với trọng lực). Trong khi tôi đã xem xét kỹ dữ liệu vị trí góc, tôi chưa nghiên cứu cụ thể độ chính xác của dữ liệu gia tốc hoặc tốc độ góc (mặc dù tôi có một số dữ liệu, nhưng tôi đã sử dụng bộ mã hóa như một sự thật nền tảng và sự khác biệt làm cho dữ liệu bộ mã hóa quá ồn đối chiếu).

Những điều bạn có thể muốn xem xét:

• Nó chắc chắn là một phần thưởng để có thể điều chỉnh mức tăng của bộ lọc Kalman. Nếu mức tăng không được điều chỉnh tốt, thậm chí dữ liệu thô tốt có thể dẫn đến dữ liệu được lọc kém hơn.
• Ngoài ra, thời gian lấy mẫu có thể quan trọng (nếu bạn muốn các mẫu ở tần số cao - VN-100 có tần số tối đa 200Hz).
• Hãy xem xét giao thức truyền thông (VN-100 hỗ trợ RS-232 hoặc SPI với gói SMD). Với RS-232, bạn sẽ muốn xem xét tốc độ tối đa có sẵn trên hệ thống DAQ của mình, ví dụ: Tốc độ truyền 460kHz là bắt buộc để có được dữ liệu ở 200Hz, nếu không, bạn sẽ không nhận được tất cả dữ liệu ở tần số cao như vậy
• Kích thước ? IMU cũ của chúng tôi khá lớn (5cm), nhưng VN-100 thì nhỏ bé.
• Cảm biến từ tính - nếu bạn muốn dữ liệu vị trí ngáp, nhưng lưu ý rằng động cơ ở gần (phụ thuộc vào kích thước của động cơ, nhưng có lẽ trong vòng 10cm trở lên) sẽ khiến chúng ngừng hoạt động.
• Bộ lọc Kalman - trừ khi bạn muốn tự xử lý dữ liệu

Tôi giả sử rằng bạn đang tìm kiếm một IMU cung cấp cho bạn ước tính định hướng. Gói hoàn chỉnh thường được gọi là Hệ thống tham chiếu tiêu đề và tiêu đề (AHRS). Điều thực sự là tiêu chí xác định nhất là ngân sách của bạn. Mặc dù trên 3 độ / s nên trong tầm tay.

• Chúng tôi đã làm việc với XSens MTi và có kết quả đủ tốt để điều hướng các phương tiện mặt đất. Họ có một dòng mới, đã cải thiện độ chính xác khá nhiều.

• Tùy chọn ngân sách cũng có sẵn, cái này có vẻ khá hứa hẹn vì nó là một giải pháp chip đơn. Ngoài ra còn có một hướng dẫn người mua IMU tại Sparkfun.

• Thông thường cao độ và cuộn là tốt với hầu hết IMU cho các phương tiện mặt đất, vì vectơ trọng lực có thể được sử dụng để bù cho sự trôi dạt. Không như vậy với trục ngáp, thường là một vấn đề ngay cả khi được bù bằng từ kế. Vì lý do đó, chúng tôi thường sử dụng một con quay sợi quang duy nhất để giảm thiểu sự trôi dạt tiêu đề.