1.应用背景
随着社会的进步和科技的发展,机器人的应用领域逐渐扩大,人们对机器人的功能需求也越来越高。教育机器人作为适合培养创造能力的开放式实训实验平台,可以完成电工、电子、单片机、机械设计、传感器、人工智能、机电控制、数字信号处理等许多课程的几百个实训实验,受到业界和青少年学习者的深度青睐,发展前景十分广阔。
教育机器人是由硬件零件和程序软件组成的,而零件和程序可以提供无穷多的任意组合结果,学习者在开放式的组合中,可以探索软硬件极限情况下的多样创造,这对教育机器人的关键零部件提出了极高的性能要求,如监测角度、加速度的姿态传感器(ARHS IMU),为机器人提供角度、加速度、角速度信息,直接影响机器人的平衡性、速度、动作幅度等性能,性能较差的ARHS IMU使得机器人动作迟缓、方向不分、易失去平衡,可见ARHS IMU的选择非常重要。
2.解决方案
日前维特智能接到教育机器人某头部公司要求,为其提供了适配教育机器人运动控制系统的专业定制级姿态传感器,给出了完美的机器人应用解决方案。
图1姿态传感器定制应用示意
图2 定制姿态传感器
结合客户的需求,传感器集成于机器人主体部位的重心节点,姿态传感器抓取的倾角角度、角速度、加速度等信息,以最高200Hz输出速率向机器人输出数据,以供机器人控制系统实时调整姿态,完成各种动作应用
图3 在平衡小车中的运作示意
在教育机器人的平衡小车类应用中,为控制平衡小车,使得它作加速运动,先施加倒立摆受力,它就会受到额外的惯性力,该力与车轮的加速度方向相反,大小成正比。需要注意的是小车与地面不是严格垂直,而是存在一个对应的倾角。在重力的作用下,小车会朝着一个方面加速前进,小车倾角偏差被姿态传感器捕捉到数据信息后,传输给小车角度控制系统,使得小车在倾斜的方向上产生加速,这个结果可以用来进行小车的速度控制。
3. 产品能力
除应用于此类教育机器人的定制型姿态传感器之外,维特智能的姿态传感器还可定制应用到工业、建筑、交通、电力、机械等不同行业,其姿态传感器标准产品具备以下稳定的能力:
图4 维特智能JY901B姿态传感器
基于MEMS技术研发的高性能三维运动姿态测量系统。包含三轴陀螺仪、三轴加速度计,三轴电子罗盘等运动传感器。
通过集成各种高性能传感器和运用领先的自主研发的姿态动力学核心算法引擎,结合高动态卡尔曼滤波融合算法,提供高精度、高动态、实时补偿的三轴姿态角度。
实时提供高达200Hz 更新速率的数据,满足各种高精度的应用需求,实现准确的动作捕捉和姿态预估。
提供开发所需要的各种资料/代码,使得定制研发时间降至最低,客户可对各类数据灵活选择配置,满足不同的应用场景。