Wie wählt man eine gute IMU für einen Roboter mit Rädern?

In unserem Labor haben wir mehrere "Kurt" -Roboter (etwa so groß wie ein Pioneer, sechs Räder, Differentialantrieb). Die eingebauten Gyroskope sind mittlerweile wirklich veraltet. Das Hauptproblem besteht darin, dass die Gyroskope eine große Drift aufweisen, die mit zunehmender Erwärmung des Kreisels zunimmt (der Fehler beträgt bis zu 3 ° / s). Wir verwenden hauptsächlich die IMU (Inertial Measurement Unit), um anfängliche Posenschätzungen zu erhalten, die später durch einen Lokalisierungsalgorithmus korrigiert werden, aber selbst dann ist der große anfängliche Posenfehler, der durch die IMU verursacht wird, oft ärgerlich.

Wir haben vorübergehend ein Android-Handy (Galaxy S2) als Ersatz-IMU verwendet, und die Ergebnisse sind im Vergleich zu den alten IMUs so viel besser. Ich mag es jedoch nicht, von einer WiFi-Verbindung zwischen der IMU und dem Steuercomputer (einem Laptop mit ROS / Ubuntu) abhängig zu sein, also suchen wir nach einer neuen IMU.

Welche IMU sollen wir wählen? Welche Kriterien sind für unsere Bewerbung wichtig?

Ich habe eine VN-100 IMU verwendet, um eine alte zu ersetzen (was ziemlich ungenau sein könnte).

Meine Erfahrung mit dem VN-100 ist ziemlich gut. Es enthält einen internen Kalman-Filter zum Schätzen von Neigung, Wanken und Gieren (mithilfe von Magnetsensoren), und Sie können die Verstärkungen des Kalman-Filters selbst einstellen. Wie sie abgestimmt werden sollen, hängt von Ihrer Anwendung ab (z. B. Vibration, übliche Dreh- und Beschleunigungsraten).

Ich habe die Erfahrung gemacht, dass es leicht innerhalb einer Genauigkeit von 1 Grad liegt und, wenn es gut abgestimmt ist, eine Genauigkeit von fast 0,1 Grad haben kann. Allerdings erfordert dies die Verwendung des aktiven Abstimmungsparameters (abhängig davon, wie stark sich die Beschleunigung von der Schwerkraft unterscheidet). Während ich mir die Winkelpositionsdaten genau angesehen habe, habe ich die Genauigkeit der Beschleunigungs- oder Winkelgeschwindigkeitsdaten nicht speziell untersucht (obwohl ich einige Daten habe, aber ich habe Encoder als Grundwahrheit verwendet, und die Differenzierung macht die Encoderdaten zu verrauscht vergleichen Sie).

Dinge, die Sie beachten sollten:

• Es ist definitiv ein Bonus, die Kalman-Filtergewinne einstellen zu können. Wenn die Verstärkungen nicht gut eingestellt sind, können selbst gute Rohdaten zu minderwertigen gefilterten Daten führen.
• Ansonsten kann die Abtastzeit wichtig sein (wenn Sie Samples mit einer hohen Frequenz wünschen - der VN-100 hat eine maximale Frequenz von 200 Hz).
• Beachten Sie das Kommunikationsprotokoll (der VN-100 unterstützt RS-232 oder SPI mit dem SMD-Paket). Bei RS-232 sollten Sie die in Ihrem Datenerfassungssystem maximal verfügbare Rate berücksichtigen, z. Eine Baudrate von 460 kHz ist erforderlich, um Daten mit 200 Hz abzurufen, da Sie sonst nicht alle Daten mit einer so hohen Frequenz abrufen können
• Größe ? Unsere alte IMU war ziemlich groß (5 cm), aber die VN-100 ist winzig.
• Magnetsensoren - Wenn Sie Gierpositionsdaten wünschen, beachten Sie jedoch, dass Motoren in unmittelbarer Nähe (abhängig von der Motorgröße, aber möglicherweise innerhalb von 10 cm oder mehr) nicht mehr funktionieren.
• Kalman-Filter - es sei denn, Sie möchten die Daten selbst verarbeiten

Ich gehe davon aus, dass Sie eine IMU suchen, die Ihnen eine Orientierungsschätzung liefert. Das Gesamtpaket wird in der Regel als Attitude and Heading Reference System (AHRS) bezeichnet. Was wirklich das ausschlaggebendste Kriterium ist, ist Ihr Budget. Ein Anstieg über 3 Grad / s sollte jedoch in Reichweite sein.

• Wir haben mit dem XSens MTi gearbeitet und gute Ergebnisse für die Navigation von Bodenfahrzeugen erzielt. Sie haben einen neuen Line-Out, der die Genauigkeit erheblich verbessert hat.

• Budgetoptionen sind ebenfalls verfügbar. Diese sieht vielversprechend aus, da es sich um eine Single-Chip-Lösung handelt. Es gibt auch einen IMU- Einkaufsführer bei Sparkfun.

• Normalerweise sind Nick- und Rollbewegungen bei den meisten IMUs für Bodenfahrzeuge in Ordnung, da der Schwerkraftvektor zur Kompensation der Drift verwendet werden kann. Nicht so bei der Gierachse, die selbst bei Kompensation mit einem Magnetometer oft ein Problem darstellt. Aus diesem Grund verwenden wir häufig einen einzigen Lichtwellenleiterkreisel, um die Steuerdrift zu minimieren.