Naslov
Poboljšanje navigacije mobilnog robota primjenom inercijalne mjerne jedinice
(Improving mobile robot navigation by using inertial measurement unit)

Autori
Lenac, Kruno

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, preddiplomski

Fakultet
Fakultet elektrotehnike i računarstva

Mjesto
Zagreb

Datum
11.07

Godina
2011

Stranica
44

Mentor
Petrović, Ivan

Neposredni voditelj
Jurić-Kavelj, Srećko

Ključne riječi
akceleracija; akcelerometar; žiroskop; INS; AHRS; Kalmanov filtar; IMU; fuzija; kvaternion; rotacijska matrica; kinematički model
(acceleration; accelerometer; gyroscope; INS; AHRS; Kalman filter; IMU; fusion; quaternion; rotation matrix; kinematic model)

Sažetak
U ovom radu bilo je potrebno usporediti dvije metode navigacije (INS i AHRS). Za ispitivanje obadvije metode korišteni su podaci prikupljeni s IMU senzora s ugrađenim magnetometrima. Da bi se iz IMU mogla dobiti čista akceleracija robota potrebno je ukloniti akceleraciju sile teže. Za to se koristi apsolutna orijentacija sustava robota u odnosu na sustav zemlje koju daju magnetometri s IMU u obliku kvaterniona koji se jednostavno prebacuju u rotacijsku matricu. Glavna razlika izmedu INS metode i AHRS metode je što INS mora znati početnu orijentaciju u prostoru kako bi uspješno navodila robota do željene pozicije dok AHRS koristi apsolutnu orijentaciju i ne mora dobiti podatak o početnoj orijentaciji. Ovime AHRS metoda izbjegava grešku nastalu akumuliranjem malih pogrešaka pri svakom mjerenju kutne brzine, ali ju je istovremeno moguće omesti promjenom magnetskog polja radi čega ima manju primjenu u vojnoj industriji. Nakon testiranja metoda na stvarnom modelu dobiveni su rezultati koji su djelomično suprotni očekivanima. Naime ispalo je da je INS metoda pouzdanija od AHRS metode. Razloge za to treba tražiti u mjerenjima koja daje magnetometri s IMU a koja su očito podložna smetnjama izvana. Također obrada podataka unutar IMU koja u teoriji služe kako bi se vrijednosti dodatno poboljšale u nekim slučajevima mogu pogoršati rezultate. Na kraju korišten je Kalmanov filtar kako bi se poboljšao model robota korištenjem kutne brzine iz IMU. Dodatno se cijeli sustav može poboljšati korištenjem Kalmnovog filtra za fuziju IMU i GPS senzora čime se dobivaju jako dobri rezultati.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Elektrotehnika, Računarstvo, Temeljne tehničke znanosti

POVEZANOST RADA