FANUC机器人Karel语言：惯导系统加速度计与陀螺组合详解

本参考手册详细介绍了加速度计组合与陀螺组合在Fanuc机器人Karel语言中的应用，以及它们在惯性导航系统中的核心作用。章节4.2重点阐述了这两个传感器在惯性导航系统中的集成，它们对于平台（P系）的运动监测至关重要。 惯性导航系统（Inertial Navigation System, INS）基于惯性测量单元（IMU）和全球导航卫星系统（GNSS）的融合，利用加速度计和陀螺仪来测量和计算物体在三维空间中的运动状态。加速度计用于测量平台的加速度，通过积分这些数据可以推算出速度和位置的变化；陀螺仪则用于测量角速度，帮助确定平台的旋转和姿态。 平台坐标系（P系）是一个关键的概念，它代表了机器人的实际物理结构和其相对于其他坐标系的位置。在这个框架下，加速度计和陀螺仪的组合提供了关于平台运动的第一手信息，包括线加速度（沿x、y、z轴的加速度）和角速度（绕三个主轴的旋转速度），这对于保持导航精确度至关重要。 初始对准是惯导系统设置的重要步骤，包括确保传感器之间的相对位置准确无误，并且平台的初始姿态已知。这涉及到导航前的准备工作和选择适当的对准指标，如初始姿态角和平台的运动补偿。 章节还深入讨论了平台的表观运动，即由地球自转和地理位置变化引起的运动，以及如何通过控制指令来补偿这些影响，以减小误差。此外，载体的运动加速度是惯导系统计算的关键输入，通过理解载体空间运动的描述和加速度关系，可以构建惯性导航的基本方程，如利用方向余弦矩阵、欧拉角或四元数方法实时更新姿态矩阵。 捷联式惯导系统是一种常见的设计，其中陀螺仪和加速度计直接连接，通过连续的机械编排方案，如方向余弦矩阵与欧拉角的转换，实时地计算出平台的姿态。不同参数方法的对比，如三参数欧拉角法、九参数方向余弦法和四参数四元数法，各有优缺点，根据具体应用选择最合适的更新策略。 本手册的这部分内容深入讲解了惯性导航系统中加速度计和陀螺组合的工作原理，以及它们在平台坐标系下的实际应用，为理解和操作Fanuc机器人提供了宝贵的技术支持。