在無人機(jī)與機(jī)器人領(lǐng)域，精準(zhǔn)的姿態(tài)感知和運(yùn)動(dòng)控制是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜任務(wù)的核心前提，慣性測(cè)量單元（IMU）為系統(tǒng)提供獨(dú)立、實(shí)時(shí)、高頻率的角速度與加速度數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)感知能力，從根本上改變了精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)方式，并在多個(gè)維度上對(duì)其進(jìn)行了重新定義。

ER-MIMU-M01 MEMS IMU以微型化設(shè)計(jì)承載工業(yè)級(jí)性能，其尺寸僅為23.7mm×23.7mm×9.9mm，重量≤25g，這種小型化、輕量化的設(shè)計(jì)，完美適配各類對(duì)空間和重量有嚴(yán)格要求的設(shè)備。

這個(gè)IMU如何重新定義精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)控制？

提供獨(dú)立于外部參考的自主感知能力：

傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)控制（如外部光學(xué)跟蹤、GPS等）高度依賴外部基礎(chǔ)設(shè)施或信號(hào)。IMU（加速度計(jì)和陀螺儀）依靠自身傳感器就能感知物體的加速度、角速度從而得到姿態(tài)信息進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。

這使得系統(tǒng)能夠在GPS失效（隧道、室內(nèi)、城市峽谷）、視覺受限（黑暗、霧霾、遮擋）、或無外部基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境下，能進(jìn)行短時(shí)間連續(xù)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)估計(jì)和閉環(huán)控制。

陀螺儀測(cè)量范圍可達(dá)±450°/s，全溫零偏≤36°/h，角隨機(jī)游走≤0.15°/√h，/h，帶寬可達(dá) 472Hz。這樣的性能意味著無人機(jī)在高速飛行、急轉(zhuǎn)彎等復(fù)雜動(dòng)作時(shí)，陀螺儀能精準(zhǔn)捕捉角運(yùn)動(dòng)信息，為姿態(tài)穩(wěn)定提供可靠數(shù)據(jù)。

加速度計(jì)測(cè)量范圍為±16g，全溫零偏≤3mg，速率隨機(jī)游走≤0.025m/s/√h，零偏不穩(wěn)定性≤0.025mg，這使得無人機(jī)/機(jī)器人在加速、減速、顛簸等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，能準(zhǔn)確感知加速度變化，保障運(yùn)動(dòng)控制的精準(zhǔn)性。
提供完整的六軸運(yùn)動(dòng)信息：

ER-MIMU-M01是6軸IMU（3軸加速度計(jì)+3軸陀螺儀）能直接測(cè)量物體在三維空間中的加速度和角速度。結(jié)合算法可以進(jìn)一步推算出姿態(tài)角、速度變化。

提供載體在空間中的完整運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。精準(zhǔn)控制不再局限于單一維度的位置或速度，而是擴(kuò)展到對(duì)姿態(tài)的全面閉環(huán)控制。

實(shí)現(xiàn)超高頻率、低延遲的狀態(tài)反饋：

IMU的數(shù)據(jù)更新率通常高于視覺系統(tǒng)、GPS或大多數(shù)外部定位系統(tǒng)。它提供的是物體自身坐標(biāo)系下的原始運(yùn)動(dòng)信息。

這對(duì)于高速、高動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)控制至關(guān)重要。例如：

無人機(jī)：在高速機(jī)動(dòng)或遇到陣風(fēng)時(shí)，IMU能瞬間檢測(cè)到姿態(tài)變化的慣性數(shù)據(jù)，控制器可以極速調(diào)整電機(jī)推力，維持穩(wěn)定飛行。

機(jī)器人關(guān)節(jié)控制：IMU可以直接測(cè)量關(guān)節(jié)或末端執(zhí)行器的角速度和加速度，控制器可以實(shí)時(shí)補(bǔ)償震動(dòng)、抑制抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)更平滑、更精準(zhǔn)的軌跡跟蹤。

汽車穩(wěn)定控制：IMU數(shù)據(jù)經(jīng)解算能快速檢測(cè)車輛的側(cè)滑、翻滾等姿態(tài)趨勢(shì)，觸發(fā)ESP系統(tǒng)介入，比僅靠輪速傳感器更快更有效。

IMU 通過其自主性、高頻性、完整性，將精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)控制從依賴外部、低頻、單維度的狀態(tài)感知，轉(zhuǎn)變?yōu)榛谧陨?、?shí)時(shí)、全狀態(tài)的感知和反饋。它使得系統(tǒng)能夠在更復(fù)雜、更動(dòng)態(tài)、更惡劣的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)更高速度、更高精度、更高魯棒性的控制。

審核編輯 黃宇