如何为轮式机器人选择好的IMU？

在我们的实验室中，我们有几个“库尔特”型机器人（大约相当于先锋号，六个轮子，差速器驱动器的大小）。到目前为止，内置陀螺仪已经过时了。主要问题是陀螺仪的漂移大，随着陀螺仪的加热而增加（误差高达3°/ s）。我们主要使用IMU（惯性测量单位）来获取初始姿态估计值，然后通过某种定位算法对其进行校正，但是即使这样做，由IMU引起的较大的初始姿态误差也常常令人讨厌。

我们暂时使用Android手机（Galaxy S2）替代IMU，与旧的IMU相比，结果要好得多。但是，我不喜欢依靠IMU和控制计算机（运行ROS / Ubuntu的笔记本电脑）之间的WiFi连接，因此我们正在寻找购买新的IMU。

我们应该选择哪种IMU？对于我们的应用，应考虑哪些重要标准？

我已使用VN-100 IMU替换了旧的IMU（可能不准确）。

我对VN-100的经验非常好。它包括一个内部卡尔曼滤波器，用于估计俯仰，侧倾和偏航（使用磁性传感器），您可以自己调整卡尔曼滤波器的增益。如何调整它们取决于您的应用（例如，振动，通常的旋转速度和加速度）。

我的经验是，它的精度很容易达到1度，如果调整得当，精度几乎可以达到0.1度。话虽如此，它需要使用有效的调整参数（取决于加速度与重力的差值）。虽然我仔细查看了角位置数据，但我没有专门研究加速度或角速率数据的准确性（尽管我有一些数据，但是我将编码器用作基本事实，而微分使编码器数据过于嘈杂，以至于比较）。

您可能要考虑的事项：

• 能够调整卡尔曼滤波器的增益绝对是一项额外的奖励。如果增益没有得到很好的调整，那么即使是良好的原始数据也可能导致滤波后的数据质量下降。
• 除此之外，采样时间可能很重要（如果要以高频率采样-VN-100的最大频率为200Hz）。
• 考虑通信协议（VN-100支持RS-232或带有SMD封装的SPI）。对于RS-232，您将需要考虑DAQ系统上可用的最大速率，例如。要以200Hz的频率获取数据，需要460kHz的波特率，否则您将无法以如此高的频率获取所有数据
• 大小？我们的旧IMU非常大（5厘米），但VN-100很小。
• 磁性传感器-如果您想获得偏航位置数据，但要注意，紧密靠近的电动机（取决于电动机的尺寸，但可能在10厘米或更长的范围内）会使电动机停止工作。
• 卡尔曼滤波器-除非您想自己处理数据

我假设您正在寻找一种IMU，可以为您提供方向估计。完整的软件包通常称为“姿态和航向参考系统”（AHRS）。真正最确定的标准是您的预算。高于3度/秒应该是可以达到的。

• 我们一直在与XSens MTi合作，并为地面车辆导航取得了足够好的结果。他们有一条新的生产线，在准确性上有了很大的提高。

• 也提供预算选项，由于它是单芯片解决方案，因此看起来很有希望。Sparkfun上还有IMU购买者指南。

• 通常，对于大多数地面车辆的IMU，俯仰和横滚都可以，因为重力矢量可用于补偿漂移。偏航轴并非如此，即使使用磁力计进行补偿，这通常也是一个问题。因此，我们经常使用单个光纤陀螺仪来减小航向漂移。