Pomiar zmiany położenia z wykorzystaniem czujników MEMS przyspieszenia, prędkości kątowej i magnetycznych

• Autorzy: Kobierska A. , Podsędkowski L. , Poryzała P. , Rakowski P.

Warianty tytułu

EN

The measurement of displacement with the usage of MEMS sensors: accelerometer, gyroscope and magnetometer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono metodę wyznaczenia położenia i przemieszczenia na podstawie pomiaru globalnej orientacji członów ramienia pomiarowego z wykorzystaniem czujników pola grawitacyjnego i pola magnetycznego. Zaprezentowano metodę wykorzystania filtra Kalmana do uśredniania wyników, przedstawiono stanowisko badawcze i wyniki pomiarów. Wykazano możliwość utworzenia łańcucha kinematycznego, w którym zamiast wyznaczania położenia końcowego członu na podstawie pomiaru kątów w stosunku do poprzednich członów od końca do podstawy, możliwe jest wyznaczenie ich globalnej orientacji poprzez pomiar kątów członów względem wektorów poła grawitacyjnego i pola magnetycznego, czyli globalnego układu współrzędnych.

EN

The paper presents the method of determining the global orientation of links of the measuring arm by gauging the angles of the members relative to the vector of the gravitational and magnetic field using inertial sensors. A method of using Kalman filter to average the results are presented as a test on two-links measuring arm equipped with accelerometers and magnetometers placed on each of the links and analysis of measurement results in terms of repeatability. The ability to create kinematic chain was demonstrated, in which, instead of determining the position of the final link on the basis of the measurement of angles in relation to the previous links from the end to the base of the arm, it is possible to define links global orientation by measuring angles of links in respect to the vectors of the gravity field and the magnetic field, in global coordinate system.

Słowa kluczowe

PL

system wizyjny; system sensoryczny; czujnik MEMS; pomiar położenia; zmiana położenia; przyspieszeniomierz; żyroskop; magnetometr

EN

vision systems; sensor system; MEMS sensor; measurement of displacement; accelerometer; gyroscope; magnetometer

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Elektronika
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 195, t. 2
• Strony: 325--334
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kobierska A.

• Politechnika Łódzka, Instytut Obrabiarek i TBM, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Podsędkowski L.

• Politechnika Łódzka, Instytut Obrabiarek i TBM, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Poryzała P.

• Politechnika Łódzka, Instytut Elektorniki, Zakład Elektroniki Medycznej, ul. Wólczańska 211/215, 90-924 Łódź

autor

Rakowski P.

• Politechnika Łódzka, Instytut Obrabiarek i TBM, ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

Bibliografia

• [1] P. Cheng, B. Oelmann, Joint-Angle Measurement Using Accelerometers and Gyroscopes-A Survey IEEE Transactions On Instrumentation And Measurement, Vol. 59, No. 2, 2010
• [2] M. El-Gohnry, J. McNames, Human Joint Angle Estimation with Inertial Sensors and Validation with A Robot Arm IEEE Transactions On Biomedical Engineering, Vol. 62, No. 7, 2015
• [3] M. Quigley et all., Low-cost Accelerometers for Robotic Manipulator Perception The 2010 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems October 18-22, 2010, Taipei, Taiwan
• [4] Y. Wang, B. Pitzer, Manipulator State Estimation with Low Cost Accelerometers and Gyroscopes Philip Roan, Nikhil Deshpande, 2012 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems October 7-112, 2012. Vilamoura, Algarve, Portugal
• [5] M. Xu, N. Fan, Z. Wang, Study on Extended Kalman Filtering for Attitude Estimation of Micro Flight Vehicle. 2011 Third International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation
• [6] H. Zhao, Z. Wang, Motion Measurement Using Inertial Sensors, Ultrasonic Sensors, and Magnetometers With Extended Kalman Filter for Data Fusion. IEEE Sensors Journal, Vol. 12, No. 5, 212
• [7] P. Żak, Using 9-axis Sensor for Precise Cardiosurgical Robot Master Angular Position Determination, Solid State Phenomena Vol. 199 (2013) s. 356-361

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.