慣性測量單元的應(yīng)用已從工地?cái)U(kuò)展到農(nóng)田

　　農(nóng)機(jī)設(shè)備操作人員在操作農(nóng)業(yè)設(shè)備時(shí)常因丘陵地帶表面的松軟土層而面臨傾翻的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，農(nóng)業(yè)工作者們需要優(yōu)化谷物的出產(chǎn)量，但是操作農(nóng)用機(jī)具的人為失誤，也會使這一愿望成為泡影。提高安全性和谷物產(chǎn)出的需要，一直是農(nóng)業(yè)人員關(guān)心的頭等大事。作為設(shè)備電子控制系統(tǒng)一部分的6自由度 (6DOF) 慣性測量單元 (IMU)，其應(yīng)用范圍現(xiàn)已開始從建筑工程設(shè)備擴(kuò)展到農(nóng)用設(shè)備。

　　慣性測量單元采用多個(gè)加速度計(jì)和陀螺儀，提供精準(zhǔn)的運(yùn)動、定位及導(dǎo)航傳感，通過測量平移(向上/向下、向左/向右、向前/向后)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(俯仰、橫搖、偏航)，改進(jìn)了設(shè)備的運(yùn)動感應(yīng)。這些測量提供的設(shè)備數(shù)據(jù)十分關(guān)鍵，能夠支持精準(zhǔn)控制農(nóng)用設(shè)備的性能。慣性測量單元的優(yōu)勢，轉(zhuǎn)化為了更高的設(shè)備準(zhǔn)確性、安全性和穩(wěn)定性，并改善了操作人員的生產(chǎn)率。

　　將6DOF IMU與農(nóng)機(jī)的設(shè)備控制模塊整合到一起來測量設(shè)備的運(yùn)動，有助于將之前人工操作的過程自動化控制，具體應(yīng)用有：自動調(diào)整收割機(jī)機(jī)頭葉片或拖拉機(jī)播種頭的水平度，使谷物產(chǎn)出最大化并改善性能。

　　關(guān)鍵的安全應(yīng)用

　　在生命安全應(yīng)用中，6DOF IMU用于保證穩(wěn)定性、預(yù)防翻車及進(jìn)行方向盤控制。傳感器廠商能夠提供與傳感器裝置配合使用所需的所有類型的信號調(diào)節(jié)。

　　IMU可提供駕駛/運(yùn)動控制，幫助穩(wěn)定駕駛室，尤其是在不平整的場地上防止過度振動和位移，以免傾翻。該單元可帶來以下雙重好處：1.減少振動和機(jī)械應(yīng)力，提高駕駛員的安全性，延長車輛的使用壽命;2.在丘陵地帶等不平整表面上給予抓地力，減少駕駛員的錯誤。

　　IMU通過將滾動、前傾和搖擺數(shù)據(jù)與GPS結(jié)合運(yùn)用，可預(yù)防車輛在坡上側(cè)翻，同時(shí)提供翻車數(shù)據(jù)，協(xié)助轉(zhuǎn)向控制應(yīng)用。

　　谷物產(chǎn)出最大化

　　農(nóng)業(yè)工作者通常必須注意田地的地形，舉例來說，如果他們想要沿山坡向上或向下耕種，就必須人工調(diào)整農(nóng)用機(jī)械，以適應(yīng)不平整的地表。

　　IMU在六個(gè)方向上進(jìn)行感應(yīng)，測量農(nóng)用機(jī)械機(jī)身的運(yùn)動。它測量機(jī)身是向左還是向右旋轉(zhuǎn)，俯仰的角度有多大(向上或向下)，是旋轉(zhuǎn)、搖擺還是發(fā)生傾翻。這種運(yùn)動感應(yīng)除能夠優(yōu)化機(jī)械性能，還使駕駛員不必再持續(xù)大幅和小幅調(diào)整設(shè)備，從而把疲勞感降到最低，有效地協(xié)助駕駛員的工作。此外，使用IMU，即便技術(shù)不夠嫻熟的駕駛員也能運(yùn)行設(shè)備。

　　選擇運(yùn)動傳感器

　　選擇IMU時(shí)，農(nóng)用設(shè)備廠商應(yīng)關(guān)注多種設(shè)計(jì)特性，包括較大的工作溫度范圍、耐用性、穩(wěn)定性、集成簡易性及測量精確度。

　　傳感器應(yīng)具備堅(jiān)固的殼體，保護(hù)其不受灰塵、臟污、石頭、高壓水、高濕度和化學(xué)物質(zhì)等苛刻環(huán)境條件的侵害。較大工作溫度范圍有助傳感器耐受極端溫度，防止設(shè)備故障。另外，傳感器殼體的防護(hù)等級應(yīng)達(dá)到IP67和IP69K，以提供額外的環(huán)境保護(hù)，同時(shí)它還應(yīng)具備抗電磁干擾 (EMI) 性和電磁兼容性 (EMC) 等級，以防止受到無線射頻的影響。

　　IMU應(yīng)達(dá)到SAE J1939中關(guān)于重型道路車輛上電子部件間的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議的要求，支持傳感器的輸出與車輛的電子控制裝置 (ECU) 通信。

　　盡管對于農(nóng)用設(shè)備應(yīng)用，使用加速度計(jì)或陀螺儀是比使用IMU成本更低的方案，但這需要大量的預(yù)先設(shè)計(jì)工作。一般而言，如果將加速度計(jì)或陀螺儀集成到車輛的ECU中，工程師必須設(shè)計(jì)保護(hù)設(shè)備的箱體，研究并確定處理隨溫度變化而發(fā)生位移的方法，找出將其整合到ECU中及將傳感器連接到車輛控制系統(tǒng)的最佳方式。

　　IMU的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢是易于集成。通過一件設(shè)備提供6DOF運(yùn)動感應(yīng)，大大減少了設(shè)計(jì)者將傳感器裝置集成到車輛控制系統(tǒng)中所需的時(shí)間。此外，它還可提供精準(zhǔn)的運(yùn)動感應(yīng)數(shù)據(jù)，保障設(shè)備操作人員的安全，降低設(shè)備損壞的風(fēng)險(xiǎn)。