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ジャイロ+加速度センサの統合

今日は加速度センサの姿勢角度情報と,ジャイロの姿勢角度情報をドッキングさせる処理を考える.
ジャイロは並進加速度は検知しないが,静止時にドリフト誤差がどんどん溜まっていく.
加速度センサは静定時には重力加速度から姿勢角を検出できるが,並進運動が加わると正しい姿勢が分からなくなる.
どうすれば2つのセンサの利点をうまく合体させられるか?
いろいろ手はあると思うが,まずは簡単に重み付き平均を取ってみる.
加速度センサの-1G以外の成分が大きいときはジャイロのデータの重みを増やす.一方,ほぼ静止していると見なせるときは重力方向をベースにした角度を重視する.
この処理によって,静止時にはジャイロドリフトが加速度センサでキャンセルされ,並進の加速度が大きくなるとジャイロ姿勢角のほうを正しい姿勢角として検出する.
センサを手でもってゆっくり回す→左右に振る としたときのある1軸の姿勢角データは以下の通り.

これだけでもセンサ単体よりはずいぶん良くなることがわかる.

実験の様子はこんな感じ.(MPEG)

合成の方法はまだ他にもいろいろな手が考えられる.
カルマンフィルタなんかも使えるはずだし.
もう少しいろいろなバージョンを試していきたい.
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この記事へのコメント

- かみやん - 2009年07月27日 11:52:42

をを、非常に分かりやすい動画ですね。
iPhone 3GSとAndroid端末(HT-03A)は、加速度センサー+電子コンパス(と昔からあるGPS)になりましたね。
ケータイ業界でもARがはやっています。
が、ジャイロは高いからかまだ載った端末がないですね。
ゲーム機に載れば安くなるのかな~。

- もやね - 2009年07月27日 19:13:48

かみやんさん毎度コメントありがとうございます.
Wiiにはすでにジャイロ入ってるみたいですね.
http://wii.com/jp/articles/wii-motion-plus/crv/vol/index.html
http://japanese.engadget.com/2008/07/16/wii-motionplus-invensense-idg-600-mems/
わたしはWii持ってないので操作感とかどんな感じか分かりませんが,
今後は入力デバイスとしても6軸検出が主流になるかもしれません.
ケータイでもライフログとか,例の「セカイカメラ」みたいな新感覚のアプリが流行ってくると高い機種からジャイロ入るんじゃないでしょうか.
そのうちINS/GPSがiPhoneに入ったらつくばロボコンもそれで出れば・・・

IDG-600 - かみやん - 2009年07月27日 23:29:07

をを。Wii motion plusってジャイロがついたよ!ということか。
IDG-300がストロベリーリナックスで9450円。これは、Wii motion plusを分解した方が安そうですね。今Amazon検索したら2800円。
そうですね。1年前もつくばチャレンジのロボットにGPSつけるならiPhoneかなと思いましたが(でもOS2.2系はJailBreakしないとシリアル通信できない)、3GSで電子コンパスがついて、シリアル通信がAPI化されたので、大分ロボット向きになりましたね。来年ぐらいには、ジャイロも付きそうですね。

管理人のみ閲覧できます - - 2012年06月15日 13:42:41

このコメントは管理人のみ閲覧できます

Re - もやね - 2012年07月01日 16:46:02

> こんにちは。
> 「ジャイロ+加速度センサの統合」を見て質問があります。
> この動画に載っていた姿勢を表示していたソフトっていうのは自作したのでしょうか?私も使ってみたのですが。。。
もやねです.コメントに気付かず返信が遅れてすみませんでした.
表示ソフトは自作しています.
3次元表示にOpenGL,その他の表示はVisual-Cを使って記述しています.

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ちびロボ wii - 2009年08月01日 13:58

ちびロボ wii

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プロフィール

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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