一种轮式机器人IMU误差在线标定与补偿方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种轮式机器人IMU误差在线标定与补偿方法及装置，该方法包括：获取第一校正数据；其中，第一校正数据为安装有IMU的轮式机器人在水平面上处于静置状态时，IMU采集的一段连续的数据，包括X、Y、Z方向的加速度和角速度；获取第二校正数据；其中，第二校正数据为轮式机器人原地旋转过程中，IMU采集的一段连续的数据，包括X、Y、Z方向的角速度；建立加速度计与陀螺仪在线标定误差模型，计算标定的参数；通过计算出的参数，对IMU的输出进行补偿。本发明专利技术考虑到了IMU存在安装误差的情况，通过简单的操作便可对轮式机器人IMU进行在线标定及补偿，进而提高IMU测量的精度。进而提高IMU测量的精度。进而提高IMU测量的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种轮式机器人IMU误差在线标定与补偿方法及装置


[0001]本专利技术涉及轮式机器人自动控制
，特别涉及一种轮式机器人IMU误差在线标定与补偿方法及装置。

技术介绍

[0002]在服务机器人越来越普及的今天，轮式机器人占据举足轻重的地位，而在轮式机器人行驶过程中，惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)是轮式机器人实现定位、测速、姿态估计的一种关键传感器。IMU作为一种测量元件，在出厂安装、运输和用户使用过程中，对冲击、振动、应力、温度等不可避免的外界因素产生的干扰较为敏感，进而会引起时变的、不可忽视的IMU误差。IMU的误差的累积若不进行处理，会严重降低机器人的姿态和导航精度，从而影响机器人的性能。因此，需要对IMU误差进行在线标定与补偿，确保IMU的测量精度，从而确保机器人的性能。
[0003]IMU在安装在轮式机器人之前，一般需要将IMU固定在转台上进行出厂标定，其标定参数包括刻度因子和零偏。经测试，当IMU出厂安装于机器人上之后，加速度计和陀螺仪的刻度因子由于安装、运输、温度变化和老化等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轮式机器人IMU误差在线标定与补偿方法，其特征在于，包括：获取第一校正数据；其中，所述第一校正数据为安装有惯性测量单元IMU的轮式机器人在水平面上处于静置状态时，所述IMU在第一预设时长内采集的一段连续的数据，所述第一校正数据包括X、Y、Z方向的加速度和角速度；获取第二校正数据；其中，所述第二校正数据为所述轮式机器人在第二预设时长内，以预设速度在水平面上原地旋转预设角度的过程中，所述IMU采集的一段连续的数据，所述第二校正数据包括X、Y、Z方向的角速度；建立加速度计与陀螺仪在线标定误差模型；基于所述第一校正数据和第二校正数据，通过所述加速度计与陀螺仪在线标定误差模型，计算出陀螺仪和加速度计的零偏，完成所述IMU误差在线标定；通过计算出的陀螺仪和加速度计的零偏对所述IMU的输出数据进行补偿。2.如权利要求1所述的轮式机器人IMU误差在线标定与补偿方法，其特征在于，所述加速度计与陀螺仪在线标定误差模型的表达式如下：其中，表示角速度测量值，ω表示角速度理论值，w
g
表示陀螺仪噪声，其类型为高斯白噪声，表示加速度测量值，a表示加速度理论值，w
a
表示加速度计噪声，其类型为高斯白噪声，b
g
表示陀螺仪零偏，b
a
表示加速度计零偏。3.如权利要求2所述的轮式机器人IMU误差在线标定与补偿方法，其特征在于，所述基于所述第一校正数据和第二校正数据，通过所述加速度计与陀螺仪在线标定误差模型，计算出陀螺仪和加速度计的零偏，包括：计算出所述第一校正数据中的加速度的平均值以及所述第一校正数据中的角速度的平均值由于IMU处于静置状态，且高斯白噪声数学期望为0，所以ω＝0，陀螺仪噪声平均值加速度计噪声平均值由此得到：其中，表示陀螺仪零偏在第一预设时长内的平均值；计算出所述第二校正数据中的角速度的平均值由于机器人在水平面上旋转，故旋转轴方向与重力方向相同，从而有：又由于：所以：
4.如权利要求3所述的轮式机器人IMU误差在线标定与补偿方法，其特征在于，所述通过计算出的陀螺仪和加速度计的零偏对所述IMU的输出数据进行补偿，包括：通过计算出的陀螺仪和加速度计的零偏，基于所述加速度计与陀螺仪在线标定误差模型，利用下式对所述IMU的输出数据进行补偿：其中，ω2为补偿后的陀螺仪输出数据，a2为补偿后的加速度计输出数据。5.一种轮式机器人IMU误差在线标定与补偿装...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁大伟，袁振，安翠娟，王恒，任莹莹，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：