慣性傳感器促進(jìn)移動(dòng)機(jī)器人自主工作

比較圖8和圖9中的路徑軌跡，很容易看出兩者在保持路徑精度上的差異。應(yīng)注意，這些實(shí)驗(yàn)中采用的是早期MEMS技術(shù)，支持~0.02°/秒的穩(wěn)定度。目前的陀螺儀在相同成本、尺寸和功率水平下性能可提高2到4倍。隨著這一趨勢(shì)的延續(xù)，在重復(fù)路徑上維持精確導(dǎo)航的能力將繼續(xù)改善，這將為開(kāi)發(fā)更多市場(chǎng)和應(yīng)用（例如醫(yī)院標(biāo)本/補(bǔ)給品遞送）帶來(lái)機(jī)遇。

補(bǔ)給品護(hù)送

目前美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)在提案中仍強(qiáng)調(diào)更多地利用機(jī)器人技術(shù)來(lái)提升軍力。補(bǔ)給品護(hù)送便是這類應(yīng)用的一個(gè)范例，此時(shí)軍事護(hù)送隊(duì)伍暴露于敵方威脅之下，同時(shí)不得不按可預(yù)測(cè)的模式緩慢移動(dòng)。精確導(dǎo)航讓機(jī)器人（如Seekur）可在補(bǔ)給品護(hù)送方面承擔(dān)更多責(zé)任，減少途中人員的安全威脅。一個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)是對(duì)GPS中斷情況的管理能力，此時(shí)MEMS陀螺儀駛向反饋特別有用。最新Seekur導(dǎo)航技術(shù)正是針對(duì)這一環(huán)境而開(kāi)發(fā)的，它使用MEMS慣性測(cè)量單元(IMU)6 提高了精度，并且能在未來(lái)不斷采納地形管理和其他功能領(lǐng)域的新技術(shù)成果。

為了測(cè)試該系統(tǒng)在使用和不使用IMU時(shí)的定位性能，對(duì)室外路徑誤差進(jìn)行了記錄和分析。圖10比較了僅使用測(cè)程法時(shí)相對(duì)于真實(shí)路徑（源自 GPS）的誤差與在卡爾曼濾波器內(nèi)結(jié)合使用測(cè)程法與 IMU時(shí)的誤差。后者的位置精度是前者的近15倍。

圖 10. 使用測(cè)程法/IMU（綠色）與僅使用測(cè)程法（藍(lán)色）的 Seekur 位置誤差。

結(jié)論

機(jī)器人平臺(tái)開(kāi)發(fā)人員發(fā)現(xiàn)，MEMS陀螺儀技術(shù)為改善導(dǎo)航系統(tǒng)方向估算和總體精度提供了經(jīng)濟(jì)高效的方法。預(yù)校準(zhǔn)的系統(tǒng)就緒型器件使得簡(jiǎn)單的功能集成得以實(shí)現(xiàn)，有利于開(kāi)發(fā)工作順利起步，并讓工程師可集中精力開(kāi)展系統(tǒng)優(yōu)化。隨著MEMS技術(shù)持續(xù)改善陀螺儀噪聲、穩(wěn)定性和精度指標(biāo)，精度和控制水平將不斷提高，從而可為自主機(jī)器人平臺(tái)繼續(xù)拓展新的市場(chǎng)。諸如Seekur等系統(tǒng)的下一代開(kāi)發(fā)工作可從陀螺儀過(guò)渡到完全集成的MEMS IMU/6自由度(6DoF)傳感器。雖然面向偏航的方法很有用，但世界畢竟不是平面的；目前及未來(lái)的許多其他應(yīng)用均可利用MEMS IMU進(jìn)行地形管理和進(jìn)一步的精度改進(jìn)，并通過(guò)三個(gè)陀螺儀實(shí)現(xiàn)完全對(duì)準(zhǔn)反饋和校正。