CN112013869A

CN112013869A - 移动体、传感器模块以及传感器模块的校准方法

Info

Publication number: CN112013869A
Application number: CN202010478250.1A
Authority: CN
Inventors: 依田健太郎; 日吉泰德
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2020-05-29
Publication date: 2020-12-01
Also published as: JP2020197402A; US11692849B2; US20200378794A1; JP7255364B2

Abstract

本发明涉及移动体、传感器模块以及传感器模块的校准方法。一种移动体，具备：可动部，绕规定的轴转动；传感器模块，设置于所述可动部或与所述可动部联动的部位；以及控制装置，控制所述可动部以及所述传感器模块，所述控制装置控制所述可动部，以使所述传感器模块成为第一姿势，并对所述传感器模块进行校准指示，所述传感器模块包括：惯性传感器；校准部，根据所述校准指示而基于所述惯性传感器的输出信号计算所述传感器模块的姿势，并基于所计算出的姿势与所述第一姿势之差生成校正信息；以及校正部，基于所述校正信息校正所述惯性传感器的输出信号。

Description

移动体、传感器模块以及传感器模块的校准方法

技术领域

本发明涉及移动体、传感器模块以及传感器模块的校准方法。

背景技术

在专利文献1中记载有如下的技术：以使作业点位于利用激光照射器所生成的基准线上的多个基准点的方式来使作业机器进行动作时，计算多个基准点处的作业点位置，并利用所计算出的多个基准点处的作业点的位置可补充基准线的一次方程式，来计算角度转换参数、尺寸参数以及直线参数的校准值，从而校准多个角度传感器。

专利文献1：日本特开2018-168584号公报

然而，在专利文献1所记载的传感器的校准方法中，为了生成基准线而需要激光照射器，因此，例如在像雨天时激光不会很好地反射的情况那样无法使用激光照射器的环境下、在不存在能够使用激光照射器等测量设备的人员那样的作业现场中，实施传感器的校准会变得麻烦。

发明内容

本发明所涉及的移动体的一方面具备：可动部，绕规定的轴转动；传感器模块，设置于所述可动部或与所述可动部联动的部位；以及控制装置，控制所述可动部以及所述传感器模块，所述控制装置控制所述可动部，以使所述传感器模块成为第一姿势，并且所述控制装置对所述传感器模块进行校准指示，所述传感器模块包括：惯性传感器；校准部，根据所述校准指示而基于所述惯性传感器的输出信号计算所述传感器模块的姿势，并基于所计算出的姿势与所述第一姿势之差生成校正信息；以及校正部，基于所述校正信息校正所述惯性传感器的输出信号。

本发明所涉及的传感器模块的一方面安装于具备可动部和控制装置的移动体的所述可动部或与所述可动部联动的部位，所述可动部绕规定的轴转动，所述控制装置控制所述可动部，所述传感器模块包括：惯性传感器；校准部，根据来自所述控制装置的校准指示而基于所述惯性传感器的输出信号计算所述传感器模块的姿势，并基于所计算出的姿势与第一姿势之差生成校正信息；以及校正部，基于所述校正信息校正所述惯性传感器的输出信号。

本发明所涉及的传感器模块的校准方法的一方面校准传感器模块，所述传感器模块包括惯性传感器，并设置于可动部或与所述可动部联动的部位，所述传感器模块的校准方法包括以下工序：控制装置控制所述可动部，以使所述传感器模块成为第一姿势；所述控制装置对所述传感器模块进行校准指示；所述传感器模块根据所述校准指示而基于所述惯性传感器的输出信号计算所述传感器模块的姿势，并基于所计算出的姿势与所述第一姿势之差生成校正信息；以及所述传感器模块基于所述校正信息校正所述惯性传感器的输出信号。

附图说明

图1是示出本实施方式的移动体1的一例的图。

图2是示出传感器模块和控制装置的连接例的图。

图3是示出传感器模块的结构例的图。

图4是示出第一实施方式中的传感器模块的第一姿势的一例的图。

图5是示出第一实施方式中的控制装置的结构例的图。

图6是示出第一实施方式中的传感器模块的校准方法的顺序的一例的流程图。

图7是示出第二实施方式中的控制装置的结构例的图。

图8是示出第二实施方式中的传感器模块的第一姿势的一例的图。

图9是示出第二实施方式中的传感器模块的校准方法的顺序的一例的流程图。

附图标记说明

1…移动体；10、10a、10b、10c…传感器模块；20…控制装置；30…传感器模块；41…上部旋转体；42…下部行驶体；43…动臂；44…斗杆；45…铲斗；46…铲斗连杆；47…动臂油缸；48…斗杆油缸；49…铲斗油缸；50…作业机构；100…惯性传感器；101…X轴角速度传感器；102…Y轴角速度传感器；103…Z轴角速度传感器；104…三轴加速度传感器；110…微控制器；111…校准部；112…校正部；113…运算部；114…存储部；115…校正信息；120…通信接口电路；210…微控制器；211…校准指示部；212…姿势设定部；213…运算部；214…存储部；215…作业信息；220…通信接口电路。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。需要指出，以下说明的实施方式并非不合理地限定权利要求书所记载的本发明的内容。另外，以下说明的结构不一定全部都是本发明的必须结构要件。

1.第一实施方式

1-1.移动体的结构

图1是示出本实施方式的移动体1的一例的图。在图1中，作为移动体1而例示出施工机械的一例即液压挖掘机。

如图1所示，在移动体1中，车身由下部行驶体42和能够旋转地搭载在下部行驶体42上的上部旋转体41构成，并在上部旋转体41的前部侧设置有由能够在上下方向上转动的多个部件构成的作业机构50。未图示的驾驶座设置于上部旋转体41，操作构成作业机构50的各部件的未图示的操作装置设置于驾驶座。此外，检测上部旋转体41的倾斜角的传感器模块30设置于上部旋转体41。

作业机构50具备分别绕规定的轴转动的作为可动部的动臂(boom)43、斗杆(arm)44以及铲斗(bucket)45作为多个部件。另外，作业机构50具备铲斗连杆46、动臂油缸47、斗杆油缸48以及铲斗油缸49。

动臂43以能够进行俯仰运动的方式安装于上部旋转体41的前部侧。斗杆44以能够进行俯仰运动的方式安装于动臂43的前端侧。铲斗连杆46以能够转动的方式安装于斗杆44的前端侧。铲斗45以能够转动的方式安装于斗杆44以及铲斗连杆46的前端侧。动臂油缸47驱动动臂43。斗杆油缸48驱动斗杆44。铲斗油缸49经由铲斗连杆46驱动铲斗45。

动臂43的基端侧由上部旋转体41支承为能够在上下方向上转动，通过动臂油缸47的伸缩，动臂43相对于上部旋转体41被相对地旋转驱动。此外，在动臂43上设置有检测动臂43的运动状态的传感器模块10c。

斗杆44的一端侧以能够旋转的方式支承于动臂43的前端侧，通过斗杆油缸48的伸缩，斗杆44相对于动臂43被相对地旋转驱动。在斗杆44上设置有检测斗杆44的运动状态的传感器模块10b。

铲斗连杆46和铲斗45以能够转动的方式支承于斗杆44的前端侧，根据铲斗油缸49的伸缩，铲斗连杆46相对于斗杆44被相对地旋转驱动，与其联动地，铲斗45相对于斗杆44被相对地旋转驱动。此外，在铲斗连杆46上设置有检测铲斗连杆46的运动状态的传感器模块10a。

传感器模块10a、10b、10c能够拆装，且分别安装于与作为可动部的铲斗45联动的部位即铲斗连杆46、作为可动部的斗杆44、作为可动部的动臂43。此外，传感器模块10a、10b、10c能够分别检测作用于铲斗连杆46、斗杆44以及动臂43的角速度以及加速度。另外，传感器模块30能够检测作用于上部旋转体41的角速度以及加速度。需要指出，在本实施方式中，为了减少由于对铲斗45施加的冲击而受到的物理应力，传感器模块10a不是设置于铲斗45而是设置于铲斗连杆46。

而且，在移动体1上设置有控制装置20，该控制装置20对上部旋转体41的倾斜角、构成作业机构50的动臂43、斗杆44以及铲斗45的位置以及姿势进行运算。

控制装置20控制作为可动部的动臂43、斗杆44、铲斗45以及传感器模块10a、10b、10c。具体而言，控制装置20基于传感器模块10a、10b、10c的输出信号，运算动臂43、斗杆44、铲斗45的位置以及姿势，并基于传感器模块30的输出信号运算上部旋转体41的倾斜角。然后，控制装置20基于所运算出的动臂43、斗杆44、铲斗45的位置以及姿势、所运算出的上部旋转体41的倾斜角，控制动臂43、斗杆44、铲斗45以及上部旋转体41的动作。另外，所运算出的动臂43、斗杆44、铲斗45的位置以及姿势、上部旋转体41的倾斜角被用于驾驶座的未图示的监视器装置的显示。

另外，控制装置20对传感器模块10a、10b、10c进行校准指示，并控制后述的传感器模块10a、10b、10c的校准处理的时机。

图2是示出传感器模块10a、10b、10c、30与控制装置20的连接例的图。如图2所示，传感器模块10a、10b、10c串联连接，能够将检测信号发送至控制装置20。这样，通过将传感器模块10a、10b、10c串联连接，能够减少用于发送可动区域内的检测信号的布线数量，获得紧凑的布线结构。通过紧凑的布线结构，布线的铺设方法的选择变得容易，能够降低布线的劣化、损伤等的发生。

1-2.传感器模块的结构

在本实施方式中，传感器模块10a、10b、10c、30分别定义有互相正交的三轴即X轴、Y轴、Z轴，并检测绕X轴、Y轴、Z轴各轴的角速度以及X轴、Y轴、Z轴各轴向的加速度。传感器模块10a、10b、10c、30没有必要彼此的X轴、Y轴、Z轴一致。传感器模块10a、10b、10c的结构是相同的，因此，下面有时会将传感器模块10a、10b、10c各自称为传感器模块10。需要指出，在本实施方式中，传感器模块30与以下说明的传感器模块10为相同的结构。

图3是示出传感器模块10的结构例的图。如图3所示，传感器模块10包括：惯性传感器100、微控制器110以及通信接口电路120。惯性传感器100、微控制器110以及通信接口电路120收容在未图示的封装中。例如，也可以是微控制器110以及通信接口电路120包含在1芯片的集成电路装置中，而惯性传感器100与该集成电路装置收容在封装中。

惯性传感器100包括：X轴角速度传感器101、Y轴角速度传感器102、Z轴角速度传感器103以及三轴加速度传感器104。

X轴角速度传感器101包括：未图示的角速度检测元件，检测角速度；以及未图示的检测电路，对来自角速度检测元件的信号进行放大、同步检波、增益调整等并生成与绕X轴的角速度的方向、大小相应的检测信号。检测电路包括将检测信号转换为数字信号的A/D转换电路。X轴角速度传感器101配置为角速度检测元件的检测轴沿着X轴，并将从A/D转换电路输出的数字信号作为X轴角速度数据发送至微控制器110。

Y轴角速度传感器102与X轴角速度传感器101为相同的结构，但配置为角速度检测元件的检测轴沿着Y轴，并将从A/D转换电路输出的数字信号作为Y轴角速度数据发送至微控制器110。

Z轴角速度传感器103与X轴角速度传感器101以及Y轴角速度传感器102为相同的结构，但配置为角速度检测元件的检测轴沿着Z轴，并将从A/D转换电路输出的数字信号作为Z轴角速度数据发送至微控制器110。

三轴加速度传感器104包括：三个加速度检测元件；以及未图示的检测电路，对来自各加速度检测元件的信号进行放大、同步检波、增益调整等并生成与绕各轴的加速度的方向、大小相应的检测信号。检测电路包括将三轴的检测信号分别转换为三轴的数字信号的A/D转换电路。三轴加速度传感器104配置为三个加速度检测元件的检测轴分别沿着X轴、Y轴、Z轴，并将从A/D转换电路输出的三轴的数字信号作为X轴加速度数据、Y轴加速度数据以及Z轴加速度数据发送至微控制器110。

需要指出，也可以是X轴角速度传感器101、Y轴角速度传感器102、Z轴角速度传感器103以及三轴加速度传感器104分别输出作为模拟信号的检测信号，而微控制器110将各检测信号转换为数字信号。

微控制器110包括：校准部111、校正部112、运算部113以及存储部114。

校准部111进行用于使传感器模块10的各轴的方向与传感器模块30的对应的各轴的方向一致的校准处理。例如，也可以在控制装置20经由通信接口电路120向存储部114中包括的未图示的规定的寄存器写入了规定的数据的情况下，校准部111进行校准处理。在本实施方式中，传感器模块10的三轴与传感器模块30的三轴的对应关系可以任意地设定，例如，也可以使传感器模块10的Y轴、Z轴、X轴分别与传感器模块30的X轴、Y轴、Z轴对应。

具体而言，校准部111根据从控制装置20经由通信接口电路120接收到的校准指示而基于惯性传感器100的输出信号计算传感器模块10的姿势，并基于所计算出的姿势与第一姿势之差生成校正信息115。例如，校准部111能够基于从惯性传感器100输出的X轴加速度数据、Y轴加速度数据以及Z轴加速度数据确定重力方向，并根据X轴、Y轴以及Z轴与重力方向的关系来计算传感器模块10的姿势。

校正信息115例如也可以是保持正交性地使X轴、Y轴、Z轴旋转以使所计算出的传感器模块10的姿势与第一姿势一致的旋转矩阵。校准部111生成的校正信息115存储于存储部114。第一姿势是以传感器模块30的三轴定义的坐标系中的传感器模块10的基本姿势。

图4是示出传感器模块10a、10b、10c各自的第一姿势的一例的图。在图4中，简化移动体1的一部分进行了图示。在图4的例子中，传感器模块10a设置于铲斗连杆46，传感器模块10b设置于斗杆44的侧面，传感器模块10c设置于动臂43的侧面。此外，传感器模块10a、10b、10c的Z轴朝向相同的方向。需要指出，传感器模块30例如设置于上部旋转体41的驾驶座的地板面。

在本实施方式中，传感器模块30的姿势由绕X轴的横滚角、绕Y轴的俯仰角以及绕Z轴的偏航角定义。另外，在图4的例子中，传感器模块10a、10b、10c的Y轴、Z轴、X轴分别设定为与传感器模块30的X轴、Y轴、Z轴对应，传感器模块10a、10b、10c的姿势由绕Y轴的横滚角、绕Z轴的俯仰角以及绕X轴的偏航角定义。在校准处理中，传感器模块30的横滚角、俯仰角、偏航角全部设为0°，在传感器模块10a、10b、10c的Y轴、Z轴、X轴分别与传感器模块30的X轴、Y轴、Z轴一致时，传感器模块10a、10b、10c的横滚角、俯仰角、偏航角全部为0°。

图4的例子中，在实施校准处理的期间，动臂43、斗杆44以及铲斗45在弯折的状态下静止，传感器模块10a的第一姿势是：横滚角为0°、俯仰角为

偏航角为0°。另外，传感器模块10b的第一姿势是：横滚角为0°、俯仰角为

偏航角为0°。另外，传感器模块10c的第一姿势是：横滚角为0°、俯仰角为

偏航角为0°。例如，

因此，传感器模块10a的校准部111生成用于将基于惯性传感器100的输出信号所计算出的横滚角、俯仰角、偏航角分别校正为0°、

0°的校正信息115。另外，传感器模块10b的校准部111生成用于将基于惯性传感器100的输出信号所计算出的横滚角、俯仰角、偏航角分别校正为0°、

0°的校正信息115。另外，传感器模块10c的校准部111生成用于将基于惯性传感器100的输出信号所计算出的横滚角、俯仰角、偏航角分别校正为0°、

0°的校正信息115。

返回到图3，校正部112基于校正信息115校正惯性传感器100的输出信号。例如，如果校正信息115为旋转矩阵，则校正部112通过计算从惯性传感器100输出的X轴角速度数据、Y轴角速度数据、Z轴角速度数据、X轴加速度数据、Y轴加速度数据、Z轴加速度数据与旋转矩阵的矩阵积，来校正各数据。

运算部113基于经校正部112校正后的X轴角速度数据、Y轴角速度数据、Z轴角速度数据、X轴加速度数据、Y轴加速度数据、Z轴加速度数据进行规定的运算。例如，运算部113也可以基于X轴加速度数据、Y轴加速度数据、Z轴加速度数据计算传感器模块10的位置。另外，例如，运算部113也可以基于X轴角速度数据、Y轴角速度数据、Z轴角速度数据运算传感器模块10的姿势即横滚角、俯仰角、偏航角。另外，例如在传感器模块10包括温度传感器时，运算部113也可以基于该温度传感器的输出信号校正X轴角速度数据、Y轴角速度数据、Z轴角速度数据、X轴加速度数据、Y轴加速度数据、Z轴加速度数据的温度特性。

存储部114通过半导体存储器、寄存器等实现，存储微控制器110的处理所需的各种信息。在本实施方式中，存储部114存储校正信息115。另外，存储部114也可以存储经由通信接口电路120从控制装置20接收到的第一姿势的信息。

通信接口电路120是用于与控制装置20进行数据通信的电路。通信接口电路120例如也可以进行SPI(Serial Peripheral Interface：串行外设接口)的通信标准、I2C(Inter-Integrated Circuit：内部集成电路)的通信标准的接口处理。在本实施方式中，通信接口电路120接收经校正部112校正后的X轴角速度数据、Y轴角速度数据、Z轴角速度数据、X轴加速度数据、Y轴加速度数据、Z轴加速度数据并发送至控制装置20。另外，通信接口电路120也可以将通过运算部113的运算而得到的数据发送至控制装置20。另外，通信接口电路120从控制装置20接收校准指示、第一姿势的信息并输出至微控制器110。

1-3.控制装置的结构

图5是示出控制装置20的结构例的图。如图5所示，控制装置20包括：微控制器210和通信接口电路220。

微控制器210包括：校准指示部211、姿势设定部212、运算部213以及存储部214。

校准指示部211经由通信接口电路220对传感器模块10进行校准指示。例如，也可以在未图示的外部装置向存储部214中包括的未图示的规定的寄存器写入了规定的数据的情况下，校准指示部211对传感器模块10进行校准指示。

姿势设定部212经由通信接口电路220将第一姿势的信息发送至传感器模块10。例如，也可以在未图示的外部装置向存储部214中包括的未图示的规定的寄存器写入了第一姿势的信息的情况下，姿势设定部212将该第一姿势的信息发送至传感器模块10。需要指出，也可以将第一姿势的信息兼用为校准指示。即，姿势设定部212也可以作为校准指示部211发挥功能。

运算部213经由通信接口电路220从传感器模块10接收各种数据，并基于该各种数据和存储于存储部214的作业信息215进行规定的运算。特别是，在本实施方式中，运算部213基于在传感器模块10中由校正部112校正后的作为惯性传感器100的输出信号的X轴角速度数据、Y轴角速度数据、Z轴角速度数据、X轴加速度数据、Y轴加速度数据、Z轴加速度数据，控制作为可动部的动臂43、斗杆44以及铲斗45。例如，运算部213基于X轴角速度数据、Y轴角速度数据、Z轴角速度数据、X轴加速度数据、Y轴加速度数据以及Z轴加速度数据，运算动臂43、斗杆44以及铲斗45的位置、姿势，并基于运算结果控制动臂43、斗杆44以及铲斗45的位置、姿势，以实施由作业信息215指定的作业。由此，控制铲斗45的刀尖的位置，半自动地实施由作业信息215指定的作业。需要指出，在传感器模块10运算自身的位置、姿势并发送至控制装置20的情况下，运算部213也可以使用该位置、姿势来控制动臂43、斗杆44以及铲斗45的位置、姿势。

另外，运算部213基于从传感器模块30输出的X轴角速度数据、Y轴角速度数据、Z轴角速度数据、X轴加速度数据、Y轴加速度数据以及Z轴加速度数据，运算上部旋转体41的倾斜角，并基于运算结果控制上部旋转体41的动作。例如，运算部213也可以基于上部旋转体41的倾斜角连同动臂43、斗杆44以及铲斗45的位置、姿势来控制动臂43、斗杆44、铲斗45以及上部旋转体41的位置、姿势，以实施由作业信息215指定的作业。

另外，运算部213在校准指示部211对传感器模块10进行校准指示之前，控制作为可动部的动臂43、斗杆44以及铲斗45，以使传感器模块10成为第一姿势。例如，也可以是作业人员对操作装置进行操作以使传感器模块10成为第一姿势，而运算部213按照该操作进行控制以使动臂43、斗杆44以及铲斗45在规定的状态下静止。另外，例如也可以不依赖于作业人员，而是运算部213进行控制，使得传感器模块10自动地成为第一姿势，并使得动臂43、斗杆44以及铲斗45在规定的状态下静止。

存储部214通过半导体存储器、寄存器等实现，存储微控制器210的处理所需的各种信息。在本实施方式中，存储部214存储规定有移动体1应实施的作业的作业信息215。另外，存储部214也可以存储经由通信接口电路220从传感器模块10接收到的各种数据。

通信接口电路220是用于与传感器模块10进行数据通信的电路。通信接口电路220例如也可以进行SPI的通信标准、I2C的通信标准的接口处理。在本实施方式中，通信接口电路220从传感器模块10接收X轴角速度数据、Y轴角速度数据、Z轴角速度数据、X轴加速度数据、Y轴加速度数据、Z轴加速度数据并输出至微控制器210。另外，通信接口电路220从微控制器210接收校准指示、第一姿势的信息并发送至传感器模块10。

1-4.传感器模块的校准方法

图6是示出传感器模块10的校准方法的顺序的一例的流程图。

如图6所示，首先，在工序S1中，控制装置20控制作为可动部的动臂43、斗杆44以及铲斗45，以使传感器模块10a、10b、10c分别成为第一姿势。

接下来，在工序S2中，控制装置20将第一姿势的信息分别发送至传感器模块10a、10b、10c。

接下来，在工序S3中，控制装置20分别对传感器模块10a、10b、10c进行校准指示。

接下来，在工序S4中，传感器模块10a、10b、10c分别根据校准指示而基于惯性传感器100的输出信号计算传感器模块10a、10b、10c各自的姿势，并基于所计算出的姿势与第一姿势之差生成校正信息115。

最后，在工序S5中，传感器模块10a、10b、10c分别基于校正信息115校正惯性传感器100的输出信号。

1-5.作用效果

如上所述，在第一实施方式中，控制装置20控制作为可动部的动臂43、斗杆44以及铲斗45，以使传感器模块10a、10b、10c成为第一姿势，并且控制装置20对传感器模块10a、10b、10c进行校准指示。然后，传感器模块10a、10b、10c分别根据校准指示而基于惯性传感器100的输出信号计算传感器模块10a、10b、10c各自的姿势，基于所计算出的姿势与第一姿势之差生成校正信息115，并基于校正信息115校正惯性传感器100的输出信号。因此，根据第一实施方式，由于传感器模块10a、10b、10c分别基于从控制装置20发送的第一姿势的信息自身进行校准，所以没有必要使用激光照射器等测量设备，能够容易地进行传感器模块10a、10b、10c的校准。

另外，根据第一实施方式，控制装置20由于将第一姿势的信息发送至传感器模块10a、10b、10c，所以能够根据可动部的配置、构造任意地设定第一姿势，能够实现高便利性。

另外，根据第一实施方式，控制装置20由于基于校正后的惯性传感器100的输出信号来控制可动部，所以能够高精度地控制可动部。

2.第二实施方式

以下，关于第二实施方式的移动体1，对于与第一实施方式同样的结构标注相同的附图标记，并省略或简化与第一实施方式同样的说明，主要围绕与第一实施方式不同的内容进行说明。以下，作为第二实施方式的移动体1，与第一实施方式同样地列举图1所示的液压挖掘机为例进行说明。

图7是示出第二实施方式中的控制装置20的结构例的图。如图7所示，第二实施方式中的控制装置20与第一实施方式同样地包括微控制器210以及通信接口电路220。

微控制器210与第一实施方式同样地包括校准指示部211、运算部213以及存储部214。

校准指示部211与第一实施方式同样地经由通信接口电路220对传感器模块10进行校准指示。

运算部213与第一实施方式同样地基于在传感器模块10中由校正部112校正后的作为惯性传感器100的输出信号的X轴角速度数据、Y轴角速度数据、Z轴角速度数据、X轴加速度数据、Y轴加速度数据、Z轴加速度数据来控制作为可动部的动臂43、斗杆44以及铲斗45。另外，运算部213与第一实施方式同样地在校准指示部211对传感器模块10进行校准指示之前控制作为可动部的动臂43、斗杆44以及铲斗45，以使传感器模块10成为第一姿势。

存储部214与第一实施方式同样地存储微控制器210的处理所需的各种信息，例如存储作业信息215、经由通信接口电路220从传感器模块10接收到的各种数据。

通信接口电路220与第一实施方式同样地从传感器模块10接收X轴角速度数据、Y轴角速度数据、Z轴角速度数据、X轴加速度数据、Y轴加速度数据、Z轴加速度数据并输出至微控制器210。

在第二实施方式中，微控制器210与第一实施方式不同，其不包括姿势设定部212。因此，通信接口电路220从微控制器210接收校准指示并发送至传感器模块10，但不将第一姿势的信息发送至传感器模块10。

第二实施方式中的传感器模块10的结构例与图3是同样的，因此省略其图示，传感器模块10与第一实施方式同样地包括惯性传感器100、微控制器110以及通信接口电路120。惯性传感器100的结构以及功能与第一实施方式是同样的，因此省略其说明。

微控制器110与第一实施方式同样地包括校准部111、校正部112、运算部113以及存储部114。校正部112、运算部113以及存储部114的功能与第一实施方式是同样的，因此省略其说明。

校准部111与第一实施方式同样地进行用于使传感器模块10的各轴的方向与传感器模块30的对应的各轴的方向一致的校准处理。具体而言，校准部111根据经由通信接口电路120从控制装置20接收到的校准指示，基于惯性传感器100的输出信号计算传感器模块10的姿势，并基于所计算出的姿势与第一姿势之差生成校正信息115。

与第一实施方式同样地，第一姿势是以传感器模块30的三轴所定义的坐标系中的传感器模块10的基本姿势。不过，在第二实施方式中，第一姿势是预先确定的姿势，校准部111识别第一姿势。因此，在第一实施方式中，控制装置20将第一姿势的信息发送至传感器模块10，但在第二实施方式中，控制装置20不将第一姿势的信息发送至传感器模块10。

图8是示出第二实施方式中的传感器模块10a、10b、10c各自的第一姿势的一例的图。在图8中，简化移动体1的一部分进行了图示。在图8的例子中，传感器模块10a设置于铲斗连杆46，传感器模块10b设置于斗杆44的侧面，传感器模块10c设置于动臂43的侧面。此外，传感器模块10a、10b、10c的X轴、Y轴、Z轴分别朝向相同的方向。需要指出，传感器模块30例如设置于上部旋转体41的驾驶座的地板面。

在第二实施方式中，传感器模块30的姿势也以绕X轴的横滚角、绕Y轴的俯仰角以及绕Z轴的偏航角定义。另外，在图8的例子中，传感器模块10a、10b、10c的Y轴、Z轴、X轴被分别设定为与传感器模块30的X轴、Y轴、Z轴对应，传感器模块10a、10b、10c的姿势以绕Y轴的横滚角、绕Z轴的俯仰角以及绕X轴的偏航角定义。图8的例子中，在实施校准处理的期间，动臂43、斗杆44以及铲斗45在伸展为直线状的状态下静止，传感器模块10a、10b、10c各自的第一姿势是：横滚角为0°、俯仰角为0°、偏航角为0°。因此，传感器模块10a、10b、10c各自的校准部111生成用于将基于惯性传感器100的输出信号所计算出的横滚角、俯仰角以及偏航角全部校正为0°的校正信息115。

图9是示出第二实施方式中的传感器模块10的校准方法的顺序的一例的流程图。

如图9所示，首先，在工序S11中，控制装置20控制作为可动部的动臂43、斗杆44以及铲斗45，以使传感器模块10a、10b、10c分别成为第一姿势。

接下来，在工序S12中，控制装置20分别对传感器模块10a、10b、10c进行校准指示。

接下来，在工序S13中，传感器模块10a、10b、10c分别根据校准指示而基于惯性传感器100的输出信号计算传感器模块10a、10b、10c各自的姿势，并基于所计算出的姿势与第一姿势之差生成校正信息115。

最后，在工序S14中，传感器模块10a、10b、10c分别基于校正信息115来校正惯性传感器100的输出信号。

如上所述，在第二实施方式中，控制装置20控制作为可动部的动臂43、斗杆44以及铲斗45，以使传感器模块10a、10b、10c成为第一姿势，并且控制装置20对传感器模块10a、10b、10c进行校准指示。然后，传感器模块10a、10b、10c分别根据校准指示而基于惯性传感器100的输出信号计算传感器模块10a、10b、10c各自的姿势，基于所计算出的姿势与第一姿势之差生成校正信息115，并基于校正信息115校正惯性传感器100的输出信号。因此，根据第二实施方式，由于传感器模块10a、10b、10c分别基于预先确定的第一姿势的信息自身进行校准，所以没有必要使用激光照射器等测量设备，能够容易地进行传感器模块10a、10b、10c的校准。

另外，根据第二实施方式，由于第一姿势为预先确定的姿势，所以控制装置20没有必要将第一姿势的信息发送至传感器模块10a、10b、10c，与第一实施方式相比，减轻控制装置20的处理负荷，缩短校准处理所需的时间。

另外，根据第二实施方式，控制装置20由于基于校正后的惯性传感器100的输出信号来控制可动部，所以能够高精度地控制可动部。

3.变形例

在上述各实施方式中，传感器模块10中包括的惯性传感器100检测三轴的角速度以及三轴的加速度，但也可以检测一轴、两轴或者四轴以上的角速度，还可以检测一轴、两轴或者四轴以上的加速度。另外，惯性传感器100也可以具有角速度传感器或加速度传感器以外的传感器，例如具有温度传感器等。

另外，在上述各实施方式中，传感器模块10a设置于作为与铲斗45联动的部位的铲斗连杆46，但其也可以设置于铲斗45。另外，传感器模块10b设置于斗杆44，但其也可以设置于作为与斗杆44联动的部位的斗杆油缸48。同样地，传感器模块10c设置于动臂43，但其也可以设置于作为与动臂43联动的部位的动臂油缸47。

另外，在上述各实施方式中，列举了供传感器模块10设置的可动部或与可动部联动的部位为动臂43、斗杆44以及铲斗连杆46这三个部位的移动体1为例，但在移动体1中，供传感器模块10设置的可动部或与可动部联动的部位既可以为一个，也可以为两个，还可以为四个以上。

在上述各实施方式中，列举了液压挖掘机为例作为移动体1，但移动体1只要具有绕规定的轴旋转的可动部即可，例如也可以是越野起重机、推土机、轮式装载机等施工机械、农业机械或者机器人。

本发明不限定于本实施方式，可以在本发明主旨的范围内进行各种变形实施。

上述实施方式以及变形例为一个例子，并不限定于这些。例如，也可以适当组合各实施方式以及各变形例。

本发明包括与实施方式中说明的结构实际上相同的结构(例如功能、方法以及结果相同的结构或者目的及效果相同的结构)。另外，本发明包括替换实施方式中说明的结构的非本质部分而得的结构。另外，本发明包括与实施方式中说明的结构起到同一作用效果的结构或者能够达到同一目的的结构。另外，本发明包括对实施方式中说明的结构附加公知技术而得的结构。

在所述移动体的一方面中，也可以是，所述控制装置将所述第一姿势的信息发送至所述传感器模块。

在所述移动体的一方面中，也可以是，所述第一姿势为预先确定的姿势。

在所述移动体的一方面中，也可以是，所述控制装置基于由所述校正部校正后的所述惯性传感器的输出信号控制所述可动部。

在所述移动体的一方面中，也可以是，所述可动部为动臂、斗杆、铲斗中的任一方。

Claims

1.一种移动体，其特征在于，具备：

可动部，绕规定的轴转动；

传感器模块，设置于所述可动部或与所述可动部联动的部位；以及

控制装置，控制所述可动部以及所述传感器模块，

所述控制装置控制所述可动部，以使所述传感器模块成为第一姿势，并且所述控制装置对所述传感器模块进行校准指示，

所述传感器模块包括：

惯性传感器；

校准部，根据所述校准指示而基于所述惯性传感器的输出信号计算所述传感器模块的姿势，并基于所计算出的姿势与所述第一姿势之差生成校正信息；以及

校正部，基于所述校正信息校正所述惯性传感器的输出信号。

2.根据权利要求1所述的移动体，其特征在于，

所述控制装置将所述第一姿势的信息发送至所述传感器模块。

3.根据权利要求1所述的移动体，其特征在于，

所述第一姿势为预先确定的姿势。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的移动体，其特征在于，

所述控制装置基于由所述校正部校正后的所述惯性传感器的输出信号控制所述可动部。

5.根据权利要求1所述的移动体，其特征在于，

所述可动部为动臂、斗杆、铲斗中的任一方。

6.一种传感器模块，其特征在于，安装于具备可动部和控制装置的移动体的所述可动部或与所述可动部联动的部位，所述可动部绕规定的轴转动，所述控制装置控制所述可动部，所述传感器模块包括：

惯性传感器；

校准部，根据来自所述控制装置的校准指示而基于所述惯性传感器的输出信号计算所述传感器模块的姿势，并基于所计算出的姿势与第一姿势之差生成校正信息；以及

7.一种传感器模块的校准方法，其特征在于，校准传感器模块，所述传感器模块包括惯性传感器，并设置于可动部或与所述可动部联动的部位，所述传感器模块的校准方法包括以下工序：

控制装置控制所述可动部，以使所述传感器模块成为第一姿势；

所述控制装置对所述传感器模块进行校准指示；

所述传感器模块根据所述校准指示而基于所述惯性传感器的输出信号计算所述传感器模块的姿势，并基于所计算出的姿势与所述第一姿势之差生成校正信息；以及

所述传感器模块基于所述校正信息校正所述惯性传感器的输出信号。