Come scegliere una buona IMU per un robot su ruote?

Nel nostro laboratorio abbiamo diversi robot di tipo "Kurt" (delle dimensioni di un Pioneer, sei ruote, trasmissione differenziale). I giroscopi integrati sono ormai superati; il problema principale è che i giroscopi hanno una grande deriva che aumenta man mano che il giroscopio si riscalda (l'errore è fino a 3 ° / s). Usiamo principalmente l'IMU (unità di misura inerziale) per ottenere stime di posa iniziali che vengono successivamente corrette da alcuni algoritmi di localizzazione, ma anche fare questo che l'errore di posa iniziale grande causato dall'IMU è spesso fastidioso.

Abbiamo temporaneamente utilizzato un telefono Android (Galaxy S2) come IMU sostitutiva e i risultati sono molto migliori rispetto alle vecchie IMU. Tuttavia, non mi piace dipendere da una connessione WiFi tra IMU e il computer di controllo (un laptop con ROS / Ubuntu), quindi stiamo cercando di acquistare una nuova IMU.

Quale IMU dovremmo scegliere? Quali criteri sono importanti da considerare per la nostra applicazione?

Ho usato un IMU VN-100 per sostituire un vecchio (che potrebbe essere abbastanza impreciso).

La mia esperienza con il VN-100 è abbastanza buona. Include un filtro Kalman interno per stimare pitch, roll e yaw (usando sensori magnetici) e puoi regolare tu stesso i guadagni sul filtro Kalman. Il modo in cui dovrebbero essere sintonizzati dipenderà dalla vostra applicazione (es. Vibrazioni, velocità di rotazione e accelerazione normali).

La mia esperienza è che è facilmente con un'accuratezza di 1 grado e, se sintonizzato bene, può avere un'accuratezza di quasi 0,1 gradi. Detto questo, richiede l'uso del parametro di sintonizzazione attivo (a seconda di quanto l'accelerazione differisce dalla gravità). Mentre ho esaminato attentamente i dati sulla posizione angolare, non ho studiato in modo specifico l'accuratezza dei dati di accelerazione o della frequenza angolare (anche se ho alcuni dati, ma ho usato gli encoder come verità di base e la differenziazione rende i dati dell'encoder troppo rumorosi per confrontare).

Cose che potresti voler considerare:

• È sicuramente un bonus essere in grado di ottimizzare i guadagni del filtro Kalman. Se i guadagni non sono ben regolati, anche buoni dati non elaborati possono comportare dati filtrati inferiori.
• Oltre a ciò, il tempo di campionamento può essere importante (se si desidera campioni ad alta frequenza - il VN-100 ha una frequenza massima di 200Hz).
• Considerare il protocollo di comunicazione (VN-100 supporta RS-232 o SPI con il pacchetto SMD). Con RS-232, ti consigliamo di considerare la velocità massima disponibile sul tuo sistema DAQ, ad es. Per ottenere i dati a 200Hz è necessaria una velocità di trasmissione di 460 kHz, altrimenti non si otterranno tutti i dati a una frequenza così elevata
• Dimensioni ? La nostra vecchia IMU era piuttosto grande (5 cm), ma il VN-100 è minuscolo.
• Sensori magnetici: se desideri dati sulla posizione di imbardata, ma tieni presente che i motori nelle immediate vicinanze (dipende dalle dimensioni dei motori, ma forse entro 10 cm o più), ne impediranno il funzionamento.
• Filtro Kalman - a meno che tu non voglia elaborare i dati da solo

Presumo che tu stia cercando un IMU che ti fornisca una stima dell'orientamento. Il pacchetto completo è generalmente chiamato Attitude and Heading Reference System (AHRS). Qual è davvero il criterio più determinante è il tuo budget. Superare i 3 gradi / s dovrebbe essere comunque a portata di mano.

• Abbiamo lavorato con XSens MTi e abbiamo ottenuto risultati abbastanza buoni per la navigazione dei veicoli terrestri. Hanno una nuova linea, che ha migliorato un po 'la precisione.

• Sono disponibili anche opzioni di budget, questo sembra abbastanza promettente in quanto è una soluzione a chip singolo. Sparkfun ha anche una guida per gli acquirenti IMU .

• Di solito il pitch and roll va bene con la maggior parte delle IMU per veicoli terrestri, in quanto il vettore di gravità può essere utilizzato per compensare la deriva. Non così con l'asse di imbardata, che è spesso un problema anche se compensato con un magnetometro. Per questo motivo utilizziamo spesso un singolo giroscopio a fibra ottica per ridurre al minimo la deriva della rotta.