基于LabVIEW的miniAHRS型传感器信号采集研究.pdf

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1、·33-基于LabVIEW的miniAHRS型传感器信号采集研究术邵涛，李明，姜良银，王飞(上海大学机械工程与自动化学院，上海20(~2)摘要：位姿控制是机器人控制的重要组成部分，在移动机器人设计中有着广泛应用。miniAHRS型位姿传感器是一个高性能的捷联惯导系统，可以在3D空间中测量任何机车和载体的全角度方向，灵敏度高、非线性误差小，其传输方式有Rs一485和USB两种，但miniAHRS型传感器传输的波特率达到1Mbps，对达不到如此高传播速率控制器，只能通过上位机间接读取并实时调整控制输

2、出。借助LabVIEW为工具，配置串口的各项参数，--q"vX实现传感器数据的间接读取。关键词：miniAHRS传感器四元数捷联矩阵姿态角中图分类号：TP391文献标识码：B文章编号：1002—6886(2om)o3-0033-03PositionandOrientationControllingofRobotBaseonminiAHRSSHAOTao，LIMing，JtANGLiangyin，WANGFeiAbstract：Positionandorientationcontrollingis

3、averyimportantpartoftherobotcontro1．Itiswidelyusedinthedesignofthemobilero—botsystem．miniAHRS(AttitudeHeadingReferenceSystem)isahighperformancestrap—downsystemthatdeternfinesfullangularorientationofanyvehicleorothercarrierin3Dspace．Ithashighsensitivi

4、tyandlOWnonlinearerror．ThetransmissionwayincludesRS_485andUSB，howeverbaudrateisuDto1Mbps．Whencontrollercannotmeetthisbaudrate，theonlymethodofsolutionisusinghostcomputertoreadandcontroloutputs．ThispassagetakestheLabVIEWasatooltoreadthedata，makingprepa

5、rationsforthesubsequentuse．Keywords：miniAHRSsensor；quaternion；strap—downmatrix；attitudeangle角(P)、横滚角(Rol1)、偏航角(Yaw))通过收到陀螺仪的0引言，输出信号计算出来。加速度计用于系统开始的清零和修正(1)miniAHRS位姿传感器简介机器人因陀螺仪漂移造成的俯仰和翻滚的误差。磁力计用来进行开始的航向清零和修正因陀螺仪漂移造成的航向误(图1)广泛应用于航空、陆、、、⋯差。所以将miniAHR

6、S型位姿传感器用于机器人的位姿确定，姿态信号的读取实时『生好，准确性高。蠢智以用能来机描器述人机的器控人制的中运，氯它动可状一酒豳-．一圈—，—■■—，一一，(2)信号读取存在的不足miniAHRS型位姿传感器的信号读取端口有2个(图1)，两个端口相同，端口的引脚如图2所示，1、2引脚为电压的输入端，输入的电压为5．1V～5．7V，输入的电流为80mA，3、4引脚为数据的输入端口。每个端口都有两图2miniAHRS型位姿传感器引脚种数据读取方式：RS一485和USB方式，当使用USB传输方式与控

7、制器通信时，通信接口满足1Mbps波特率的传输速率，数据可以直接读取，然而如果控制器通过RS一485传输方式与机器人进行通信时，由于传感器传输的波特率较高，必须通过上位机间接读取角度数值，而后将此信号值进行相应调整传人控制器进行实时控制。本文以LabVIEW为编程工具，基金项目：上海市重点学科建设项目资助(项目编号：Y0102)。作者简介：邵涛(198,1-一)，男，上海大学机械工程与自动化学院07级硕士生，主要研究方向为计算机集成制造系统，机电一体化，机器人。收稿日期：2010—1—7中国机械

8、采购网·34·解决miniAHRS传感器以lMbps的高传输波特率，RS一485fQuat[2]oCQuat[3]。再通过捷联矩阵实现角度的转化。传输方式的数据读取问题。具体的运算过程如下所示(其中q。，q。，q：，q，分别指fQuat[O],fQ~at[1]JQ~at[2]JQuat[3])：l硬件配置假设四元数Q=q0q，iq：+q3k，则捷联矩阵：本文以两轮自平衡机器人位姿信号的读取作为控制的目标，配置的硬件为NI的CompactRIO9014控制器和mini—T：]=I-zJIAHRS型