Comment choisir un bon IMU pour un robot à roues?

Dans notre laboratoire, nous avons plusieurs robots de type "Kurt" (de la taille d'un Pioneer, six roues, entraînement différentiel). Les gyroscopes intégrés sont désormais vraiment dépassés; le principal problème est que les gyroscopes ont une grande dérive qui augmente à mesure que le gyroscope se réchauffe (l'erreur est jusqu'à 3 ° / s). Nous utilisons principalement l'IMU (unité de mesure inertielle) pour obtenir des estimations de pose initiale qui sont ensuite corrigées par un algorithme de localisation, mais même en faisant cela, la grande erreur de pose initiale causée par l'IMU est souvent ennuyeuse.

Nous avons temporairement utilisé un téléphone Android (Galaxy S2) comme IMU de remplacement, et les résultats sont tellement meilleurs par rapport aux anciens IMU. Cependant, je n'aime pas dépendre d'une connexion WiFi entre IMU et l'ordinateur de contrôle (un ordinateur portable exécutant ROS / Ubuntu), nous cherchons donc à acheter un nouvel IMU.

Quelle IMU devrions-nous choisir? Quels critères sont importants à considérer pour notre candidature?

J'ai utilisé un VN-100 IMU pour remplacer un ancien (qui pourrait être assez inexact).

Mon expérience avec le VN-100 est assez bonne. Il comprend un filtre Kalman interne pour estimer le tangage, le roulis et le lacet (à l'aide de capteurs magnétiques), et vous pouvez régler vous-même les gains sur le filtre Kalman. La manière dont ils doivent être réglés dépend de votre application (par exemple, vibration, taux de rotation et accélération habituels).

D'après mon expérience, il est facilement à 1 degré près, et s'il est bien réglé, il peut atteindre une précision de près de 0,1 degré. Cela dit, cela nécessite l'utilisation du paramètre de réglage actif (selon la mesure dans laquelle l'accélération diffère de la gravité). Bien que j'aie examiné de près les données de position angulaire, je n'ai pas spécifiquement étudié la précision des données d'accélération ou de vitesse angulaire (bien que je dispose de certaines données, mais j'ai utilisé les encodeurs comme vérité fondamentale, et la différenciation rend les données de l'encodeur trop bruyantes pour comparer).

Éléments à considérer:

• C'est définitivement un bonus de pouvoir régler les gains du filtre de Kalman. Si les gains ne sont pas bien réglés, même de bonnes données brutes peuvent entraîner des données filtrées inférieures.
• En dehors de cela, le temps d'échantillonnage peut être important (si vous voulez des échantillons à haute fréquence - le VN-100 a une fréquence maximale de 200 Hz).
• Considérez le protocole de communication (le VN-100 prend en charge RS-232 ou SPI avec le boîtier SMD). Avec RS-232, vous voudrez considérer le taux maximum disponible sur votre système DAQ, par exemple. Une vitesse de transmission de 460 kHz est requise pour obtenir des données à 200 Hz, sinon vous n'obtiendrez pas toutes les données à une fréquence aussi élevée
• Taille ? Notre ancien IMU était assez grand (5 cm), mais le VN-100 est minuscule.
• Capteurs magnétiques - si vous voulez des données de position de lacet, mais sachez que les moteurs à proximité (dépend de la taille des moteurs, mais peut-être à moins de 10 cm) les empêcheront de fonctionner.
• Filtre Kalman - sauf si vous souhaitez traiter les données vous-même

Je suppose que vous recherchez une IMU qui vous fournira une estimation d'orientation. L'ensemble complet est généralement appelé système de référence d'attitude et de cap (AHRS). Quel est vraiment le critère le plus déterminant, c'est votre budget. Un dépassement de 3 degrés / s devrait être à portée de main.

• Nous avons travaillé avec le XSens MTi et avons obtenu de bons résultats pour la navigation des véhicules terrestres. Ils ont une nouvelle sortie de ligne, ce qui a considérablement amélioré la précision.

• Des options budgétaires sont également disponibles, celle-ci semble assez prometteuse car il s'agit d'une solution à puce unique. Il existe également un guide d'achat IMU à Sparkfun.

• Habituellement, le tangage et le roulis conviennent à la plupart des IMU pour les véhicules au sol, car le vecteur de gravité peut être utilisé pour compenser la dérive. Ce n'est pas le cas avec l'axe de lacet, ce qui est souvent un problème même lorsqu'il est compensé avec un magnétomètre. Pour cette raison, nous utilisons souvent un gyroscope à fibre optique unique pour minimiser la dérive de cap.