Kategorie

Czujniki 9DoF IMU

Podobnie jak ludzie, także roboty „lubią” znać swoje położenie i wiedzieć, co się z nimi dzieje. Technologia MEMS przyniosła w ostatnim dziesięcioleciu szereg narzędzi, które pozwalają zbudować elektroniczny odpowiednik błędnika. Jego zadaniem jest informowanie robota o jego orientacji w przestrzeni oraz parametrach ruchu – przyspieszeniu i prędkości. Miernik IMU korzysta z danych pochodzących z trzech różnych czujników.

Czujniki 9DoF IMU

Pomiar za pomocą jednostki nawigacji inercyjnej IMU (ang. Intertial Measurement Unit) odbywa się poprzez połączenie danych:

akcelerometru - czujnika przyspieszenia,

żyroskopu – czujnika prędkości obrotowych i położenia względem ziemi,

magnetometru – czujnika pola magnetycznego.

O ile pojedynczy czujnik nie byłby w stanie zapewnić wystarczającej informacji o położeniu obiektu, połączenie (tzw. fuzja) danych różnego rodzaju pozwala na niezawodne i precyzyjne wyznaczenie orientacji i parametrów ruchu w przestrzeni trójwymiarowej.

Zastosowania czujników IMU

W jakiego rodzaju urządzeniach niezbędne są opisywane czujniki? Każdy moduł IMU może pracować jako prosty inklinometr, czyli urządzenie mierzące kąt wychylenia względem wektora grawitacji. Czujnik IMU jest elementem koniecznym w konstrukcji każdego drona, ponieważ odczyty z modułu nawigacji inercyjnej stanowią podstawowe źródło informacji wejściowych dla kontrolerów lotu. Także inne rodzaje pojazdów, m.in. roboty balansujące, są całkowicie uzależnione od odczytów płynących z mierników IMU.

Mały – wielki nawigator

Pomimo zaawansowania technicznego, moduły pomiarowe 9DoF są stosunkowo małe i lekkie, co umożliwia stosowanie ich nawet w najmniejszych dronach oraz urządzeniach przenośnych. Atrakcyjna jest także cena mierników IMU, gdyż moduły można kupić już za kilkadziesiąt złotych. Komunikację z mikrokontrolerem lub pokładowym kontrolerem lotu zapewnia szeregowy interfejs I2C lub SPI, w niektórych modelach dostępny jest także UART. Popularność wszystkich tych standardów komunikacyjnych sprawia, że moduły czujników IMU dostępne w naszym sklepie są w stanie „dogadać się” z dowolnym, nawet najprostszym mikrokontrolerem (w tym arduino). Co bardzo istotne, parametry nawigacyjne są wyliczane automatycznie. Takie rozwiązanie zwalnia nas z obowiązku implementacji złożonych obliczeń matematycznych, bazujących na filtracji Kalmana i złożonej algebrze macierzowej.