CN214951385U - Imu测姿仪 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种IMU测姿仪，包括：处理单元，MEMS传感器组件，与所述处理单元通信连接，所述MEMS传感器组件将检测数据传送至所述处理单元；温度传感器，与所述处理单元通信连接，所述温度传感器将温度数据传送至所述处理单元，所述处理单元对所述温度数据进行判断并生成控制信号，和温控单元，与所述处理单元通信连接，所述温控单元根据从所述处理单元接收的所述控制信号对温度进行控制。
Description
技术领域
本申请涉及自动化控制领域，尤其涉及一种IMU测姿仪。
背景技术
IMU(Inertial Measurement Unit，也叫做惯性测量单元)测姿仪，在自动化控制领域应用广泛，例如用于机器人底盘、汽车控制单元、航空器飞行控制等。通常，IMU测姿仪可以从其内设置的单MEMS传感器获取角度变化和角速度变化，并将数据发送给控制单元，从而实现机器人的控制。然而，IMU测姿仪中设置的单MEMS传感器会使得所获取的数据误差较大，且传感器通常存在温度漂移问题，影响数据的准确性。
实用新型内容
有鉴于此，本申请提供一种能够有效避免温度漂移的IMU测姿仪。该IMU测姿仪包括：
处理单元，
MEMS传感器组件，与所述处理单元通信连接，所述MEMS传感器组件将检测数据传送至所述处理单元；
温度传感器，与所述处理单元通信连接，所述温度传感器将温度数据传送至所述处理单元，所述处理单元对所述温度数据进行判断并生成控制信号，和
温控单元，与所述处理单元通信连接，所述温控单元根据从所述处理单元接收的所述控制信号对温度进行控制。
可选地，所述MEMS传感器组件包括4个MEMS传感器，4个所述MEMS传感器均与所述处理单元通信连接。
可选地，所述温控单元包括加热片。
可选地，所述加热片为陶瓷加热片。
可选地，还包括PCB板，所述处理单元、所述MEMS传感器组件、所述温度传感器和所述温控单元均安装于所述PCB板上。
可选地，所述PCB板通过杜邦线与外接电源电连接。
可选地，还包括外壳，所述处理单元、所述MEMS传感器组件、所述温度传感器和所述温控单元均安装于所述外壳内。
可选地，所述外壳底部开设有第二螺纹孔。
可选地，所述外壳的材质为铝。
可选地，所述温度传感器为贴片式温度传感器。
本申请IMU测姿仪在设置温度传感器和温控单元，通过温度传感器测量环境温度并将温度数据传递给处理单元，处理单元可以对温度数据进行判断并将控制信号发送至温控单元，使得温控单元可以进行温度控制，从而可以有效确保IMU测姿仪的工作温度保持在容忍的温度区间范围内，有效减少温度漂移，使得数据更为准确，对机器人的控制更为精准。
附图说明
图1所示为本申请一示例性实施例的IMU测姿仪的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”等类似词语表示两个及两个以上。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”可以指包括单数形式或多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
通常，机器人控制系统主要由传感器、控制单元组成，外部环境数据均由传感器读取得出，而控制单元则依据传感器的数据来进行机器人的电机控制。传感器的更新频率与控制单元的控制频率之比需要大于等于1才能确保机器人的电机能根据自身的位姿变化来做出有效的反应。在机器人系统中，IMU测姿仪对平衡系统的设计尤为重要，IMU测姿仪可以从陀螺仪和加速度计中获取三轴的角度变化和角速度变化，并将数据发送给控制单元。然而，相关技术中，IMU测姿仪中的传感器数据刷新速率较低，且由于采用单MEMS器件使得测量误差较大，并且传感器本身存在温度漂移问题，使得IMU测姿仪所获取的数据不准确，无法精确地控制机器人的电机。
因此，本申请实施例提供一种适于机器人控制系统的宽温范围适用的IMU测姿仪。下面结合附图，对本公开的IMU测姿仪进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
图1为本申请一示例性实施例的IMU测姿仪的结构示意图。如图1所示，本申请实施例提供一种IMU测姿仪，包括MEMS传感器组件103、温度传感器104、温控单元102和处理单元101。MEMS传感器组件103、温度传感器104和温控单元102均与处理单元101通信连接。温度传感器104测量环境温度并将温度数据传递给处理单元101，处理单元101对温度数据进行判断并将控制信号传递给温控单元102，从而温控单元102根据控制信号进行温度控制。通过在IMU测姿仪中设置温度传感器和温控单元，可以有效确保IMU测姿仪的工作温度保持在容忍的温度区间范围内，有效减少温度漂移。
在一实施例中，如图1所示，MEMS传感器组件可以包括4个MEMS传感器。通过设置具有多个MEMS传感器的MEMS传感器组件，可以有效提高传感器整体精度，且该多个MEMS传感器的余度设计，有效提高了鲁棒性。在其它实施例中，MEMS传感器的个数还可以为1、2、3、5、6…等多个，本领域技术人员可根据需要设置。
在一实施例中，处理单元101、温控单元102和温度传感器104均由5V外接电源供电。其中，在一实施例中，处理单元101、温控单元102和温度传感器104附着于PCB板上，通过杜邦线连接PCB板上的VCC口和外部5VUSB供电电源和，为PCB板进行供电。处理单元101和温度传感器104的GND(地线)直接连至PCB板的GND端。而温控单元102和温度传感器104的信号线则连接PCB板上处理单元101分出的IO引脚上。由此，温度传感器104的读数可以被处理单元101读取，温控单元102的开关便可以被处理单元101控制，从而实现温度控制。
在一实施例中，处理单元101可以采用市售的意法半导体公司(STM)的微处理器单元，其型号为STM32。
在一实施例中，温控单元102包括加热片，优选的，为陶瓷加热片。处理单元101在加热片GND连接的IO引脚上施加一低电压，则加热片开始加热工作，GND施加一高电压则停止工作，从而实现升温的温度控制。其中，该加热片可以为5V1W陶瓷加热片，如市售江苏星河电子公司的XH-RP0507加热片。
在一实施例中，还包括外壳，MEMS传感器组件103、温度传感器104、温控单元102和处理单元101安装于外壳内；外壳内部开设有第一螺纹孔，用于固定PCB板(PCB板上也预留有螺纹孔)；外壳底部还开设有第二螺纹孔，用于将IMU测姿仪整体与其他结构安装固定。
其中，第一螺纹孔的数量为3，第二螺纹孔的数量为4。在其它实施例中，第一螺纹孔和第二螺纹孔也可以为其它数量。外壳可以为方形，在其它实施例中，外壳也可以为其它形状。在一实施例中，外壳采用导热性能好的材料制成，优选为铝，从而能够更好地散热，以更好实现降温的温度控制。
在一实施例中，温度传感器为贴片式PT100温度传感器。
本申请的IMU测姿仪，可以在-10℃至+60℃的温度范围内正常工作，在这个温度区间内，随着温度的变化IMU测姿仪的系统误差值会不相同，为了使得系统误差值恒定可校准，通过温控单元可以使得IMU测姿仪整体保持在相同的温度下，从而消除IMU测姿仪在不同温度上系统误差的变化，进而使得系统误差可控可消除。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种IMU测姿仪，其特征在于，用于消防机器人，包括：
处理单元，
MEMS传感器组件，与所述处理单元通信连接，所述MEMS传感器组件将检测数据传送至所述处理单元；
温度传感器，与所述处理单元通信连接，所述温度传感器将温度数据传送至所述处理单元，所述处理单元对所述温度数据进行判断并生成控制信号，和
温控单元，与所述处理单元通信连接，所述温控单元根据从所述处理单元接收的所述控制信号对温度进行控制。
2.根据权利要求1所述的IMU测姿仪，其特征在于，所述MEMS传感器组件包括4个MEMS传感器，4个所述MEMS传感器均与所述处理单元通信连接。
3.根据权利要求1所述的IMU测姿仪，其特征在于，所述温控单元包括加热片。
4.根据权利要求3所述的IMU测姿仪，其特征在于，所述加热片为陶瓷加热片。
5.根据权利要求1所述的IMU测姿仪，其特征在于，还包括PCB板，所述处理单元、所述MEMS传感器组件、所述温度传感器和所述温控单元均安装于所述PCB板上。
6.根据权利要求5所述的IMU测姿仪，其特征在于，所述PCB板通过杜邦线与外接电源电连接。
7.根据权利要求1所述的IMU测姿仪，其特征在于，还包括外壳，所述处理单元、所述MEMS传感器组件、所述温度传感器和所述温控单元均安装于所述外壳内。
8.根据权利要求7所述的IMU测姿仪，其特征在于，所述外壳底部开设有第二螺纹孔。
9.根据权利要求7所述的IMU测姿仪，其特征在于，所述外壳的材质为铝。
10.根据权利要求1所述的IMU测姿仪，其特征在于，所述温度传感器为贴片式温度传感器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120787962.1U CN214951385U (zh) | 2021-04-18 | 2021-04-18 | Imu测姿仪 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202120787962.1U CN214951385U (zh) | 2021-04-18 | 2021-04-18 | Imu测姿仪 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN214951385U true CN214951385U (zh) | 2021-11-30 |
Family
ID=79042365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202120787962.1U Active CN214951385U (zh) | 2021-04-18 | 2021-04-18 | Imu测姿仪 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN214951385U (zh) |
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2021
- 2021-04-18 CN CN202120787962.1U patent/CN214951385U/zh active Active
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