基于互补滤波算法的移动机器人姿态检测.pdf

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1、基于互补滤波算法的移动机器人姿态检测·3l·基于互补滤波算法的移动机器人姿态检测符秀辉，赵茂鑫，周文俊(1．沈阳化工大学信息工程学院，辽宁沈阳110142；2．中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110016)摘要：移动机器人的姿态检测能够反映出机体相对于路面的实时姿态，有利于机器人对行进过程中的当前姿态做出相应的控制。针对移动机器人姿态检测的要求，采用MEMS陀螺仪和加速度计对移动机器人在移动过程中相对于路面的姿态倾角进行测量并通过互补滤波算法对其测量的角度进行解算。互补滤波算法将加速度计静态特性和陀螺仪动态特性有

2、效融合到一起，并对互补滤波算法进行了微分处理，提高了系统的动态特性，计算量小，从而实现对机器人行进过程的路面起伏状况进行实时测量。关键词：陀螺仪；加速度计；互补滤波算法；机器人姿态中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1000—8829(2015)06—0031—03AttitudeDetectionofMobileRobotBasedonComplementaryFilterAlgorithmFUXiu—hui一，ZHAOMao—xin，ZHOUWen-jun(1．CollegeofInformationE

3、ngineering，ShenyangUniversityofChemicalTechnology，Shenyang110142，China；2．ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，Shenyang110016，China)Abstract：Attitudedetectionofamobilerobotcanreplythereal—timeattitudeofthebodyrelativetotheground，whichishelpfulf

4、ortherobottomakethecorrespondingactionforthecurentattitudeinthemovingprocess．Inordertomeettherequirementsofthemobilerobot’Sattitudedetection，MEMSgyroscopeandaccel-erometerareusedtomeasurethemobilerobot’Sattitudeanglerelativetothegroundandthecomplementaryfiltera

5、lgorithmisusedtocalculatethemeasuredattitudeangle．Thecomplementaryfilteringalgorithmeom-binesthestaticcharacteroftheaccelerometerandthedynamiccharacterofthegyroscopeeffectively．Diferen—tiationprocessingisusedtoimprovethedynamiccharacterofthesystemandithasasmall

6、amountofcalcula—tion．whichmakesthereal—timemeasurementofrough．roadsintheprocessofrobot’Smovingcometrue．Keywords：gyroscope；accelerometer；complementaryfilteringalgorithm；robotattitude机器人在移动执行任务过程中遇到起伏颠簸的路基于机器视觉检测，其检测精度高，但是由于图像数据面就需要攀爬翻越，当路面坡度较陡机器人驱动力不量大、运算量大、算法复杂

7、，不易于实现。其次是激光足就不能够完成攀爬或者因为从高处由于陡坡不能平雷达测量，其优点是测量精度高、距离远、响应速度快，缓的行驶到坡底对机器人造成损坏而使其不能完成预但是成本非常高。笔者采用MEMS惯性传感器陀螺定的任务。因此实时检测机器人的当前姿态可以有效仪和加速度计进行姿态检测J，参考航空飞行器对于地反映出路面的起伏状况，对机器人的控制起了至关空中姿态角的测量方法，采用互补滤波算法行角度重要的作用。目前主要应用的机器人姿态检测方法有的融合，克服了加速度计由于温漂产生的偏差，提高了检测系统的动态特性。融合后得到的机

8、器人姿态角与实际路面的起伏状况相吻合，有利于移动机器人驱动收稿日期：2014—04—15力控制，使其可以安全平稳的完成攀爬翻越动作。基金项目：国家自然科学基金资助项目(51375477)作者简介：符秀辉(1963一)，男，辽宁沈阳人，博士，教授，主要1互补滤波算法研究方向为机器人控制及遥操纵、机器人环境建模等；赵茂鑫(1989一)，男，辽宁大连