机器人踹不倒的秘密是惯性测量传感器IMU
(图源网络)
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人们在机器人体内安装了类似的感知系统:惯性测量单元(IMU),它就是机器人狂踹不倒的关键。
惯性测量单元是一种结合了陀螺仪(角速度传感器)和加速度传感器的传感器系统。它就像是一个“运动小侦探”和“运动小参谋”,可以快速感知到机器人倾斜、旋转的角度变化以及加、减速的速度变化等信息,并与控制系统联动,以保持平衡。
当机器人快要摔倒时,控制系统就能基于角速度、加速度信息,快速调整姿态,保持平衡。
当机器人伸手抓取、爬楼梯、跳跃时,控制系统则可以根据角速度、加速度信息,调节动作速度、方向,让机器人又准又稳。
机器人还可以将高性能MEMS惯性测量单元与图像、激光雷达等传感器及GNSS配合,进行定位与导航、感知与理解环境。
IMU 即惯性测量单元(Inertial Measurement Unit),是一种测量物体三轴角速率及加速度的装置,主要由加速度计和陀螺仪组成,部分还可能包含磁力计等其他传感器:
工作原理加速度计原理:基于牛顿第二定律,通过检测质量块在加速度作用下产生的惯性力,将其转换为电信号来获取加速度信息。例如,当物体加速时,加速度计中的质量块会因惯性产生位移,从而检测到加速度大小和方向.陀螺仪原理:利用角动量守恒原理,当物体旋转时,陀螺仪中的旋转质量会产生与旋转角速度相关的陀螺力矩,通过测量该力矩来获取角速度信息