基于多传感器信息融合的机器人姿态测量系统

作     者：杨丹 刘小平 胡凌燕 YANG Dan;LIU Xiao-ping;HU Ling-yan

作者机构：南昌大学信息工程学院江西南昌330031 

出 版 物：《计算机工程与设计》 (Computer Engineering and Design)

年 卷 期：2016年第37卷第6期

页      面：1681-1686页

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家863高技术研究发展计划基金项目(2013AA013804) 国家自然科学基金项目(61175072 61163023 51165033) 国家973重点基础研究发展计划基金项目(2011CB302400) 江西省科技支撑计划基金项目(20121BBE50023) 

主　　题：机器人 姿态测量 四元数 卡尔曼滤波 分离式四元素法 

摘      要：针对履带式机器人的实时姿态测量,单独采用陀螺仪或加速度计和磁强计求解存在精度低,易受外界干扰等问题,对多传感器信息融合算法进行研究,采用四元数表征机器人的姿态,通过卡尔曼滤波算法对各传感器信息进行融合。系统状态方程由陀螺仪数据通过四阶龙格-库塔法构建,提高求解的精度;观测方程由加速度计与磁强计数据通过分离式四元数法构建,节省硬件计算时间。以STM32控制器为核心设计姿态测量系统,实验结果表明,该系统可有效融合各传感器信息,所得俯仰角和橫滚角误差在±1°以内,航向角误差在±2°以内,满足机器人对姿态精度的要求。