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基于MEMS惯性传感器的机器人姿态检测系统的研究 被引量：62
1
作者 秦勇 臧希喆 +2 位作者 王晓宇 赵杰 蔡鹤皋 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期298-301,共4页
提出了一种基于MEMS惯性传感器的机器人姿态检测系统,并对检测系统的原理,组成以及数据采集进行了研究.并对陀螺仪和加速度计的影响因素进行说明,利用硬件对采集的数据进行滤波处理.通过卡尔曼滤波方法实现数据融合,充分地利用惯性传感... 提出了一种基于MEMS惯性传感器的机器人姿态检测系统,并对检测系统的原理,组成以及数据采集进行了研究.并对陀螺仪和加速度计的影响因素进行说明,利用硬件对采集的数据进行滤波处理.通过卡尔曼滤波方法实现数据融合,充分地利用惯性传感器的信息,从而有效地提高姿态检测系统的检测精度.仿真试验表明了卡尔曼滤波方法对于提高检测精度是切实有效的.在实际的试验中也取得了很好的效果,并应用于实际的机器人姿态检测. 展开更多
关键词 姿态检测 惯性传感器 陀螺仪 加速度计 卡尔曼滤波
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MPU9250传感器的姿态检测与数据融合 被引量：51
2
作者 刘春阳 徐军领 +2 位作者 程洪涛 王东方 薛玉君 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第4期14-17,22,共5页
设计了基于MPU9250多轴姿态传感器和MSP430F149单片机的姿态检测系统。利用传感器内部的陀螺仪、加速度计和电子罗盘,可以对3个轴的角速度、加速度、磁感应强度进行测量,进而解算成角度姿态。利用优化的卡尔曼滤波算法对解算的姿态角度... 设计了基于MPU9250多轴姿态传感器和MSP430F149单片机的姿态检测系统。利用传感器内部的陀螺仪、加速度计和电子罗盘,可以对3个轴的角速度、加速度、磁感应强度进行测量,进而解算成角度姿态。利用优化的卡尔曼滤波算法对解算的姿态角度进行了融合处理,融合后的数据有效地抑制了噪声,提高了角度姿态检测的准确性。设计的姿态检测系统每秒钟可以完成100次姿态检测与计算,具有体积小、响应快等特点,并应用于自平衡小车的姿态检测。 展开更多
关键词 姿态检测 卡尔曼滤波 陀螺仪 加速度计 电子罗盘
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基于卡尔曼滤波的两轮自平衡车姿态检测方法 被引量：43
3
作者 杨凌霄 李晓阳 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2014年第6期406-409,共4页
针对单一传感器在两轮自平衡车姿态检测中存在噪声干扰和测量误差的问题,给出一种基于卡尔曼滤波实现对陀螺仪和加速度计数据融合的姿态检测方法,该方法以加速度计X、Z轴数据反正切运算得到的倾角值作为观测量,通过对陀螺仪时间累积产... 针对单一传感器在两轮自平衡车姿态检测中存在噪声干扰和测量误差的问题,给出一种基于卡尔曼滤波实现对陀螺仪和加速度计数据融合的姿态检测方法,该方法以加速度计X、Z轴数据反正切运算得到的倾角值作为观测量,通过对陀螺仪时间累积产生的漂移误差进行估计,不断地反馈校正最终得到姿态信息的最优估计。仿真结果表明,该方法解决了单独使用陀螺仪或加速度计的漂移问题,拥有良好的噪声抑制能力,在多种环境下都能有效提高车体姿态检测的精度。 展开更多
关键词 姿态检测 卡尔曼滤波 数据融合 陀螺仪 加速度计
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基于Kinect相机的猪体理想姿态检测与体尺测量 被引量：33
4
作者 司永胜 安露露 +1 位作者 刘刚 李保成 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期58-65,共8页
为提高基于机器视觉的猪体体尺测量研究中的图像利用率和体尺测量效率,以长白猪和大白猪为研究对象,基于Kinect相机获取的猪体视频数据,提出了一种猪体理想姿态检测算法。该算法利用最小外接矩形法调整猪体为水平方向;利用投影法和差分... 为提高基于机器视觉的猪体体尺测量研究中的图像利用率和体尺测量效率,以长白猪和大白猪为研究对象,基于Kinect相机获取的猪体视频数据,提出了一种猪体理想姿态检测算法。该算法利用最小外接矩形法调整猪体为水平方向;利用投影法和差分法识别头部和尾部位置,通过头部边界标记法判断是否耳部缺失;利用骨骼化算法结合霍夫变换算法检测猪体头部是否歪斜。在此基础上,设计了猪体体尺测量算法。针对养殖场获取的103组视频数据、俯视和侧视各52 016帧图像,进行了理想姿态检测及体尺测量。结果表明,检测出理想姿态2 592帧、漏报432帧、误报0帧,误报率较低;每帧图像的体长偏差与本组体长均值小于2. 3%,组内理想姿态帧之间差异较小,一致性较好;体宽测量的平均精确度为95. 5%,体高测量的平均精确度为96. 3%,体长测量的平均精确度为97. 3%,测量的平均准确度较高。本研究成果应用于基于机器视觉的猪体体尺测量,可提高图像利用率和体尺测量效率。 展开更多
关键词 猪 姿态检测 体尺测量 Kinect相机 视频 图像处理
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两轮自平衡机器人惯性传感器滤波问题的研究 被引量：30
5
作者 郜园园 阮晓钢 +1 位作者 宋洪军 陈静 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期696-700,共5页
针对惯性传感器在两轮机器人姿态检测中存在随机漂移误差的问题,基于卡尔曼滤波实现对倾角仪与陀螺仪的信息融合,设计了简单而实用的滤波算法,对传感器的误差进行补偿后得到机器人姿态信号的最优估计,从而将其应用于两轮自平衡机器人系... 针对惯性传感器在两轮机器人姿态检测中存在随机漂移误差的问题,基于卡尔曼滤波实现对倾角仪与陀螺仪的信息融合,设计了简单而实用的滤波算法,对传感器的误差进行补偿后得到机器人姿态信号的最优估计,从而将其应用于两轮自平衡机器人系统。实验结果表明,采用卡尔曼信息融合的方法,来得到机器人姿态信息最优估计是有效可行的,并且有利于机器人完成自平衡的控制。 展开更多
关键词 姿态检测 信息融合 卡尔曼滤波 惯性传感器
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基于MEMS加速度计和陀螺仪的姿态检测系统 被引量：29
6
作者 赵翔 杜普选 +1 位作者 李虎 杨浩淼 《铁路计算机应用》 2012年第3期15-18,共4页
本文根据微机电系统(MEMS)加速度传感器的工作原理和特点,对姿态检测系统的原理、组成以及数据采集进行了研究。提出了一种基于MEMS三轴加速度传感器和陀螺仪的倾角检测系统的实现方法。采用加速度计和陀螺仪的数据融合,有效地提高姿态... 本文根据微机电系统(MEMS)加速度传感器的工作原理和特点,对姿态检测系统的原理、组成以及数据采集进行了研究。提出了一种基于MEMS三轴加速度传感器和陀螺仪的倾角检测系统的实现方法。采用加速度计和陀螺仪的数据融合,有效地提高姿态检测系统的检测精度。 展开更多
关键词 姿态检测 陀螺仪 加速度计
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单轴双轮自平衡车姿态检测方案设计 被引量：21
7
作者 张吉昌 程凯 郑荣儿 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期467-470,共4页
针对单轴双轮自平衡车介绍一种基于惯性传感器的姿态检测系统,分析比较各惯性传感器在姿态检测系统中的性能优劣以及功能互补的特点。提出一种简易互补滤波算法对陀螺仪和加速度计进行数据融合,并对实际应用中可能出现的几个问题进行了... 针对单轴双轮自平衡车介绍一种基于惯性传感器的姿态检测系统,分析比较各惯性传感器在姿态检测系统中的性能优劣以及功能互补的特点。提出一种简易互补滤波算法对陀螺仪和加速度计进行数据融合,并对实际应用中可能出现的几个问题进行了探讨,从而有效地提高了系统的检测性能。通过系统实际测试得到的数据绘制了曲线图,表明滤波算法对于提高系统精度是切实有效的。 展开更多
关键词 惯性传感器 陀螺仪 加速度计 互补滤波 姿态检测
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基于PWM伺服控制及LQR的两轮自平衡移动机器人 被引量：18
8
作者 阮晓钢 赵建伟 《控制工程》 CSCD 北大核心 2009年第3期363-366,共4页
研究两轮直立式自平衡机器人的系统结构及PWM直流伺服控制系统,加入伺服系统使得电机控制变得容易,机器人的控制也变得更加有效,并对其进行了仿真和机器实验。系统由运动装置、姿态监测传感器和控制器构成,左右车轮由2个带有光电编码器... 研究两轮直立式自平衡机器人的系统结构及PWM直流伺服控制系统,加入伺服系统使得电机控制变得容易,机器人的控制也变得更加有效,并对其进行了仿真和机器实验。系统由运动装置、姿态监测传感器和控制器构成,左右车轮由2个带有光电编码器反馈的高精度直流伺服电机分别驱动,采用晶体管脉冲宽度调制(PWM)直流伺服控制系统,姿态监测使用陀螺仪和倾角传感器。建立系统的数学模型,在M atlab环境下设计了状态反馈控制器(LQR),系统具有良好的鲁棒性和稳定性。通过实验验证了系统的稳定性。一种真正的仿人型机器人实现各种灵活的行走控制,表明了系统建模、引入伺服系统和控制器设计的合理性和有效性。 展开更多
关键词 PWM伺服控制 两轮直立式自平衡机器人 姿态检测 LQR控制
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基于STM32的四旋翼姿态控制系统 被引量：17
9
作者 卢秀和 李建波 《计算机测量与控制》 北大核心 2014年第3期761-763,772,共4页
为解决四旋翼姿态检测易受干扰的问题,介绍了以STM32F103RBT6微处理器为控制核心的姿态检测与控制系统;选用多传感器采集与数据融合技术,提高了姿态检测精度,实现了四旋翼姿态的控制;该系统利用STM32内部定时器、I^2C及SPI通信接口、US... 为解决四旋翼姿态检测易受干扰的问题,介绍了以STM32F103RBT6微处理器为控制核心的姿态检测与控制系统;选用多传感器采集与数据融合技术,提高了姿态检测精度,实现了四旋翼姿态的控制;该系统利用STM32内部定时器、I^2C及SPI通信接口、USART模块实现了PWM信号的产生、姿态检测、无线数据通信,并对该系统的硬件环节及软件实现进行了阐述;实验结果表明,控制系统位置最大误差小于50 mm,姿态角控制精度为3~5°,该设计结合嵌入式实时操作系统,保证了系统的可靠性和实时性,满足系统设计要求。 展开更多
关键词 STM32 四旋翼 多传感器 姿态检测 四元数互补滤波
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基于MEMS传感器的两轴姿态调整系统设计与试验 被引量：16
10
作者 马超 郑永军 +2 位作者 谭彧 Yubin Lan 王书茂 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第S1期28-37,共10页
在精准农业生产过程中,传感器实时采集作物信息或环境状态,传感器与作物的相对位置,直接影响到采集数据的准确性,及后期处理的效率,甚至影响到作业的效果。而田间道路、垄间颠簸,会影响传感器与作物相对位置,造成信息失真和不准确,为了... 在精准农业生产过程中,传感器实时采集作物信息或环境状态,传感器与作物的相对位置,直接影响到采集数据的准确性,及后期处理的效率,甚至影响到作业的效果。而田间道路、垄间颠簸,会影响传感器与作物相对位置,造成信息失真和不准确,为了减少地面不平整干扰对传感器位置的影响,该文提出了基于MEMS传感器步进电机驱动的两轴姿态调整系统。该研究分析了系统的工作原理和控制方法,以陀螺仪、重力加速度计为姿态测量元件,步进电机为驱动部件,设计基于单片机控制的两轴姿态调整系统平台软硬件结构。系统采用单片机对陀螺仪和加速度计信息的实时采样,建立了多传感信息的融合算法和姿态判定模型,可以实时分析检测对象姿态,并输出控制步进电机,对平台姿态进行补偿调整,保持控制对象的相对惯性空间方位不变,实现了平台姿态平衡的快速控制。同时系统加入了绝对位置传感器,实现初始工作状态的自动复位。测试试验结果表明,系统运行稳定,单轴姿态调整精度在平整坡路状态下最大误差在0.5°以内,在田间颠簸路况运行下最大误差在3.0°以内,能够满足信息采集和检测过程中姿态自动调整、保持相对位置的控制要求。利用该控制系统,能够提高信息采集的准确性,在精准农业生产中具有应用作用。 展开更多
关键词 农业装备 步进电机 设计 姿态检测 MEMS陀螺仪
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卡尔曼滤波在两轮自平衡代步车姿态检测中的应用 被引量：15
11
作者 张团善 何颖 《单片机与嵌入式系统应用》 2014年第5期33-35,共3页
介绍了一种MENS加速度计、陀螺仪与嵌入式微控制器相结合的两轮自平衡代步车姿态检测系统。针对加速度计和陀螺仪测量分别存在噪声干扰和随机漂移误差,采用卡尔曼滤波实现传感器数据融合,补偿传感器测量误差,得到车体姿态的最优估计。... 介绍了一种MENS加速度计、陀螺仪与嵌入式微控制器相结合的两轮自平衡代步车姿态检测系统。针对加速度计和陀螺仪测量分别存在噪声干扰和随机漂移误差,采用卡尔曼滤波实现传感器数据融合,补偿传感器测量误差,得到车体姿态的最优估计。将该算法移植到姿态检测系统的微控制器中,测试结果表明卡尔曼信息融合可以有效提高系统检测精度。 展开更多
关键词 姿态检测 STM32F103RET6 卡尔曼滤波 数据融合
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STM32的多传感器融合姿态检测 被引量：14
12
作者 黄志伟 徐苏楠 +1 位作者 韦一 唐莹 《华侨大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2015年第4期422-426,共5页
采用STM32微控制芯片作为主控芯片,搭载MPU6050传感器、HMC5883L磁场传感器,以四旋翼飞行器为平台进行载体姿态检测的实验.对比单一传感器和多传感器姿态检测的实验结果,结果表明:基于多传感器融合的姿态检测能弥补单一传感器检测姿态... 采用STM32微控制芯片作为主控芯片,搭载MPU6050传感器、HMC5883L磁场传感器,以四旋翼飞行器为平台进行载体姿态检测的实验.对比单一传感器和多传感器姿态检测的实验结果,结果表明:基于多传感器融合的姿态检测能弥补单一传感器检测姿态的不足,提高姿态信息的精确性. 展开更多
关键词 姿态检测 STM32 MPU6050 HMC5883L 传感器
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基于卷积神经网络的目标识别及姿态检测 被引量：14
13
作者 黄心汉 苏豪 +1 位作者 彭刚 熊超 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期7-11,共5页
基于深度学习方法,运用Faster R-CNN目标检测架构和ZFNet卷积神经网络,针对微装配系统目标的特点对网络进行训练,在此基础上设计了一个网络对识别目标进行姿态检测.实验结果表明:采用深度学习方法可以有效地对部分遮挡的目标进行识别并... 基于深度学习方法,运用Faster R-CNN目标检测架构和ZFNet卷积神经网络,针对微装配系统目标的特点对网络进行训练,在此基础上设计了一个网络对识别目标进行姿态检测.实验结果表明:采用深度学习方法可以有效地对部分遮挡的目标进行识别并检测其姿态,相比于传统方法,该方法对环境适应性更强且速度更快,具有实际应用价值. 展开更多
关键词 微装配系统 卷积神经网络 显微视觉 目标识别 姿态检测
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架空输电线路巡检机器人风载下姿态检测及作业控制技术 被引量：12
14
作者 钱金菊 吴功平 +2 位作者 彭向阳 王柯 王锐 《广东电力》 2017年第1期116-120,共5页
为解决架空输电线路巡检机器人风载下出现脱轨及无法获取有效巡检照片的问题,建立巡检机器人风载下的受力模型,研究分析风载对巡检机器人的影响,提出一种基于横向摆动姿态检测的机器人作业控制技术,根据风载下机体摆动姿态,实时优化机... 为解决架空输电线路巡检机器人风载下出现脱轨及无法获取有效巡检照片的问题,建立巡检机器人风载下的受力模型,研究分析风载对巡检机器人的影响,提出一种基于横向摆动姿态检测的机器人作业控制技术,根据风载下机体摆动姿态,实时优化机器人作业规划,实现实时控制巡检机器人的行走动作与巡检策略。室外测试中,基于该技术的巡检机器人能够根据风速变化合理选择行走动作,获得清晰有效定点巡检照片。研究结果表明:该技术能实际解决风载下巡检机器人行走安全性及巡检有效性问题。 展开更多
关键词 架空输电线路 巡检机器人 风载作用 姿态检测 作业规划 实时控制
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基于足底压力的人体姿态检测和行为分析方法 被引量：12
15
作者 强家辉 张为公 王东 《测控技术》 CSCD 2018年第1期1-4,9,共5页
人体的运动姿态检测和行为分析具有广泛应用价值。设计了一种基于足底压力的人体姿态检测和行为分析系统,系统由压力采集模块、数据处理模块、无线通信模块和行为分析软件组成。姿态检测系统获取足底压力数据,采用蓝牙方式进行数据通信... 人体的运动姿态检测和行为分析具有广泛应用价值。设计了一种基于足底压力的人体姿态检测和行为分析系统,系统由压力采集模块、数据处理模块、无线通信模块和行为分析软件组成。姿态检测系统获取足底压力数据,采用蓝牙方式进行数据通信,行为分析软件使用支持向量机多分类方法实现坐、站、走、跑和爬楼5个经典人体姿态的区分。实验证明该系统对人体姿态具有较好的识别精度和可靠性,可以用于人体姿态检测和行为分析。 展开更多
关键词 足底压力 姿态检测 支持向量机 多分类
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悬臂式掘进机自动控制系统设计 被引量：12
16
作者 王红 《工矿自动化》 北大核心 2016年第9期68-71,共4页
针对目前悬臂式掘进机机身定位存在精度低、自动化控制性能差和工作效率低等问题,设计了悬臂式掘进机自动控制系统,详细介绍了系统硬件、软件的设计。该系统采用姿态检测技术和自动截割技术,实现了对悬臂式掘进机的精确截割与自动控制。
关键词 悬臂式掘进机 姿态检测 自动截割 PCC
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可穿戴式人体姿态检测系统设计 被引量：10
17
作者 胡小华 李向攀 +3 位作者 祁洋阳 冷昊 韩建海 郭冰菁 《电子技术应用》 北大核心 2017年第9期13-16,共4页
针对临床康复中人体关节活动度检测评估和康复机器人动作示教不方便、训练参数设置繁琐等问题,设计一种价格低廉、运动数据采集方便直观的人体姿态检测系统。系统采用MPU6050惯性测量单元,利用I^2C通信实现多通道传感器数据的采集上传,... 针对临床康复中人体关节活动度检测评估和康复机器人动作示教不方便、训练参数设置繁琐等问题,设计一种价格低廉、运动数据采集方便直观的人体姿态检测系统。系统采用MPU6050惯性测量单元,利用I^2C通信实现多通道传感器数据的采集上传,在上位机LabVIEW环境下基于互补滤波算法实现人体关节角度的检测。通过与某公司生产的三维步态分析及运动训练系统进行比对,证实此系统准确可靠,并利用此系统进行卧式下肢康复训练机器人示教动作采集,实现了机器人示教功能。 展开更多
关键词 姿态检测 惯性传感器 互补滤波 LABVIEW
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基于MEMS组合模块的姿态检测系统设计 被引量：10
18
作者 夏圣 许勇 《单片机与嵌入式系统应用》 2011年第4期52-55,共4页
在研究两轮自平衡电动车的平衡控制的基础上,设计了基于MEMS组合模块的姿态测量系统。通过对各MEMS传感器输出信号特征的提取、分析,将离散化低通滤波器模型与互补滤波的思想相结合,巧妙地构造出一种便于本系统实现的数据融合模型。同时... 在研究两轮自平衡电动车的平衡控制的基础上,设计了基于MEMS组合模块的姿态测量系统。通过对各MEMS传感器输出信号特征的提取、分析,将离散化低通滤波器模型与互补滤波的思想相结合,巧妙地构造出一种便于本系统实现的数据融合模型。同时,提供了一种基于MEMS组合模块姿态检测的低成本、可行性方案。 展开更多
关键词 MEMS组合模块 姿态检测 数据融合 MMA7260 ADXRS610
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悬臂式掘进机机身姿态检测及记忆自动截割控制系统研究 被引量：10
19
作者 张镇 《煤矿机械》 2015年第10期63-64,共2页
针对目前悬臂式掘进机机身定位存在的缺陷、自动化及智能化控制程度低和工作效率低等问题,提出了悬臂式掘进机机身的姿态检测技术和记忆自动截割技术。通过机身姿态检测技术提高了截割精度,结合可编程计算机控制器PCC设计了记忆自动截... 针对目前悬臂式掘进机机身定位存在的缺陷、自动化及智能化控制程度低和工作效率低等问题,提出了悬臂式掘进机机身的姿态检测技术和记忆自动截割技术。通过机身姿态检测技术提高了截割精度,结合可编程计算机控制器PCC设计了记忆自动截割控制系统,提高了掘进机的自动化控制精度。 展开更多
关键词 悬臂式掘进机 姿态检测 人工示范 记忆截割
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神经网络补偿算法在基于MEMS的姿态检测中的应用 被引量：9
20
作者 孙玉杰 贺思艳 +1 位作者 徐小龙 田新诚 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2019年第9期2696-2699,共4页
针对基于微机电传感器的姿态检测领域存在的姿态测量误差问题,为进一步提高姿态检测的精度,提出了一种基于神经网络的姿态估计误差补偿方法。采用开源的微型飞行器在室内环境进行真实飞行实验采集的数据集,借助BP神经网络的非线性映射能... 针对基于微机电传感器的姿态检测领域存在的姿态测量误差问题,为进一步提高姿态检测的精度,提出了一种基于神经网络的姿态估计误差补偿方法。采用开源的微型飞行器在室内环境进行真实飞行实验采集的数据集,借助BP神经网络的非线性映射能力,建立了关于微机电传感器的输出与姿态估计误差之间的姿态误差补偿模型;根据微机电传感器的输出信息,直接预测得到横滚角、俯仰角和偏航角的误差补偿角度。实验结果表明,利用所提出的神经网络进行姿态补偿之后,姿态估计误差大大减小,表明神经网络对于提高姿态检测的精度具有一定的作用。 展开更多
关键词 神经网络 姿态补偿 微机电传感器 姿态检测
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