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IMUの実装準備

今週末はイカサマIMU作製の準備を進める.
Fenrir(フェンリル?)さんのブログを参考に手元のジャイロセンサ(ADLRS300,司21)のドリフト誤差やアラン分散を取ってみる.
FenrirさんはホンモノのIMU(というかINS/GPS)を自作しているとてつもない方だ.

ADXRS300のアラン分散:

このグラフは右に行くほど平均時間が長くなり,上に行くほど分散,つまりばらつきが大きいことを表す.
ADXRS300は10sec以上で分散が増加に転じている.つまり10秒間の平均値と100秒間の平均値では100秒のほうが精度が悪い.ドリフトの原因になる低周波ノイズの影響と考えられる.

ちなみに角速度データを単純に積分した角度でのドリフト量はADXRS300が590°/hour,司21が254°/hourとなった.
一般的な中級MEMSジャイロのドリフト量は 360°/h=時計の分針の速度 ぐらいらしいからこんなものだろうか.(10秒で早くも1deg以上ズレる・・・)
ただし,ノイズの大小はジャイロの回路LPFや検出できる角度のレンジによっても大きく変わってくるので単純な比較はできない.
まずはあり合わせのもので6DOF構成にしてみようと思う.

 ハードウェアの最適化は後回しにして,角速度の積分と座標変換のソフトウェア部分を完成させる方針で進めている.
このあたりの専門書が全然見つからず,結局Amazonで洋書を買って読むハメになった.
私の場合,とにかくムツカシイことはさておきプログラムさえできればそれで良いという主義のため,キソをすっ飛ばしていきなりものを作るやり方でいままで来た.
「いいじゃん,いちおう動いてるんだから」という毎度の言い訳でごまかされた薄っぺらい知識,それがこういう問題をやると実に痛々しくハッキリと見えてくる.
専門書を読むにも線形代数のキソ,微分積分やベクトル解析のキソが分かってないためかなりツラい.幸運にも去年からCGをやっているのでオイラー角とか,3次元座標の取り扱いは少しは慣れたものがある.それを足がかりにゴリゴリと進めているような状況である.
そもそもキソを飛ばしていきなり応用をやろうって言うのが邪道なのかもしれない.
まぁ,しかしそこは趣味の領域だから,モチベーションが維持できなければ意味がないか.
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この記事へのコメント

リンクありがとうございます - fenrir - 2009年07月22日 06:14:48

いつも楽しく拝見させていただいております、またリンクありがとうございます、fenrir(フェンリル)です。
仰るとおりIMUの計算は座標変換がたくさんあるので、僕も理解するまでに大変時間がかかりました。広告になってしまいますが、INSの計算式でしたら http://fenrir.naruoka.org/download/autopilot/navigation/INS.h あたりに転がっています。ご参考になれば幸いです。

確立ロボティクス - かみやん - 2009年07月22日 11:36:21

まだ全然読めてないですが、『確立ロボティクス』は持っています?
目次から単語を拾うと、ベイズフィルタ、ガウシアンフィルタ、カルマンフィルタ、拡張カルマンフィルタ、アンセンテッドカルマンフィルタ、ノンパラメトリックフィルタ、ヒストグラムフィルタ、バイナリベイズフィルタ、パーティクルフィルタ、オドメトリ動作モデル、レンジファインダ(尤度場、特徴抽出、ランドマーク計測)、マルコフ位置推定、モンテカルロ位置推定、占有格子地図の生成、姿勢と地図の同時推定(SLAM)、GraphSLAM、SEIF SLAM、FastSLAM、マルコフ決定過程、部分観測マルコフ過程、POMDP、探査。
半分ぐらい聞いたことない単語ですが、とっても面白そうです。SLAMにかなりページが割かれています。全570Pほど。

確率ロボティクス - もやね - 2009年07月22日 18:20:39

かみやんさんどうも~
「確率ロボティクス」持ってます!
モザイク画みたいなロボットがカバーのヤツですよね.
内容が分かりそうで分からないのがちょっと難点なのですが...
この本がスラスラ読めるようになったら上級者と思います.

- もやね - 2009年07月22日 18:33:50

fenrirさん,拙いブログを見ていただいてありがとうございます.
INSの計算式,さっそく参考にさせていただきます.
私のは陸を走る乗り物を想定していますので,座標系は基本2系統(胴体座標と地面座標)だけです.
fenrirさんの空ものに比べればずっと簡単なハズなのですが,それでも苦戦しているので,とても助かります.
今後もよろしくお願いします.

- かみやん - 2009年07月23日 00:16:02

あぁ、すでにお持ちでしたか。失礼。
やー、私も実装できればよいやという感じで、というか、数学弱い。
大学では制御工学の数学とかさっぱりついてゆけませんでした(^^;

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もやね

Author:もやね
長野県在住の会社員(メカニカル・エンジニア).
ロボットは完全な趣味としてやってます.
E-mail:
mo_ya_ne[a]yahoo.co.jp
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