Как выбрать хороший ИДУ для робота на колесах?

В нашей лаборатории у нас есть несколько роботов типа "Курт" (размером с Пионера, шесть колес, дифференциальный привод). Встроенные гироскопы к настоящему времени действительно устарели; Основная проблема заключается в том, что гироскопы имеют большой дрейф, который увеличивается при нагреве гироскопа (ошибка до 3 ° / с). В основном мы используем IMU (инерциальную единицу измерения), чтобы получить начальные оценки поз, которые впоследствии корректируются некоторым алгоритмом локализации, но даже делаем так, что большая ошибка начальной позы, вызванная IMU, часто раздражает.

Мы временно использовали телефон Android (Galaxy S2) в качестве замены IMU, и результаты намного лучше по сравнению со старыми IMU. Однако мне не нравится зависеть от соединения WiFi между IMU и управляющим компьютером (ноутбук под управлением ROS / Ubuntu), поэтому мы ищем новый IMU.

Какой ИДУ нам выбрать? Какие критерии важны для нашего приложения?

Я использовал VN-100 IMU для замены старого (который может быть довольно неточным).

Мой опыт работы с VN-100 довольно хороший. Он включает в себя внутренний фильтр Калмана для оценки тангажа, крена и рыскания (с использованием магнитных датчиков), и вы можете самостоятельно настроить усиление фильтра Калмана. Как они должны быть настроены, будет зависеть от вашего приложения (например, вибрация, обычные скорости вращения и ускорения).

Мой опыт показывает, что он легко с точностью до 1 градуса, а при хорошей настройке может быть с точностью почти до 0,1 градуса. Сказав это, он требует использования активного параметра настройки (в зависимости от того, насколько далеко ускорение отличается от силы тяжести). Несмотря на то, что я внимательно изучил данные углового положения, я специально не исследовал точность данных ускорения или угловой скорости (хотя у меня есть некоторые данные, но я использовал датчики как основную правду, а дифференциация делает данные датчика слишком шумными, чтобы сравнить).

Вещи, которые вы могли бы рассмотреть:

• Это определенно бонус, чтобы иметь возможность настроить усиление фильтра Калмана. Если усиления не настроены должным образом, даже хорошие исходные данные могут привести к получению худших отфильтрованных данных.
• Помимо этого, время выборки может быть важным (если вы хотите производить выборки на высокой частоте - максимальная частота VN-100 составляет 200 Гц).
• Рассмотрим протокол связи (VN-100 поддерживает RS-232 или SPI с пакетом SMD). С RS-232 вы захотите учесть максимальную скорость, доступную в вашей системе DAQ, например. Скорость передачи 460 кГц требуется для получения данных на частоте 200 Гц, в противном случае вы не получите все данные на такой высокой частоте
• Размер ? Наш старый IMU был довольно большой (5 см), но VN-100 крошечный.
• Магнитные датчики - если вам нужны данные о положении рыскания, но имейте в виду, что двигатели в непосредственной близости (зависит от размера двигателей, но, возможно, в пределах 10 см и более), остановят их работу.
• Фильтр Калмана - если вы не хотите обрабатывать данные самостоятельно

Я предполагаю, что вы ищете IMU, который дает вам оценку ориентации. Полный пакет обычно называется справочной системой ориентации и направления (AHRS). Что действительно является наиболее определяющим критерием, так это ваш бюджет. Хотя подъем выше 3 градусов / с должен быть в пределах досягаемости.

• Мы работали с XSens MTi и получили достаточно хорошие результаты для навигации наземных транспортных средств. У них есть новая линейка, которая немного улучшила точность.

• Бюджетные варианты также доступны, этот выглядит довольно многообещающе, так как это одночиповое решение. В Sparkfun также есть руководство для покупателей IMU.

• Обычно шаг и крен хороши для большинства IMU для наземных транспортных средств, поскольку вектор гравитации может использоваться для компенсации дрейфа. С осью рыскания это не так, что часто является проблемой даже при компенсации магнитометром. По этой причине мы часто используем один оптоволоконный гироскоп, чтобы минимизировать отклонение от курса.