Đơn vị đo lường quán tính (IMU) là nền tảng của nhiều hệ thống di động khác nhau, bao gồm robot công nghiệp, robot hình người, máy bay không người lái (UAV) và hệ thống thực tế hỗn hợp nhập vai. Mặc dù mỗi ứng dụng có những yêu cầu cụ thể khác nhau đối với các hệ thống này, nhưng các nhà thiết kế luôn phải đối mặt với một thách thức - cung cấp dữ liệu chuyển động và hướng theo thời gian thực ngày càng chính xác cho các ứng dụng như robot di động tự động (AMR).
Bài viết này thảo luận ngắn gọn về những thách thức đặc biệt khác nhau mà việc định vị AMR phải đối mặt. Sau đó, giới thiệu IMU nâng cao của Thiết bị Analog và trình bày cách sử dụng các IMU này trong môi trường trong nhà với phạm vi phủ sóng của Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) để giải quyết những thách thức này, đồng thời rút ra bài học từ việc sử dụng nhiều miền rộng hơn.
Tại sao việc định vị lại là một thách thức đối với các nhà phát triển AMR?
AMR rất quan trọng đối với năng suất của các nhà máy và nhà kho thông minh vì nó giúp đơn giản hóa dòng nguyên liệu, giảm chất thải và cải thiện việc sử dụng. Đảm bảo định vị chính xác AMR trong cơ sở là chìa khóa thành công. Trong các cơ sở được xây dựng đặc biệt, khó khăn trong việc xác định vị trí AMR có thể được giảm bớt bằng cách đặt mục tiêu cẩn thận (điểm đánh dấu tham chiếu) hoặc tối ưu hóa bố cục, nhưng hầu hết AMR đều được tìm thấy ở các cơ sở truyền thống. Trong những cơ sở này, ánh sáng thay đổi liên tục, bề mặt phản chiếu và hình dạng hình học phức tạp kết hợp lại khiến việc định vị trở nên khó khăn hơn.
Hơn nữa, việc thiếu cơ sở hạ tầng thống nhất như độ rộng kênh được tiêu chuẩn hóa hoặc các điểm đánh dấu trên mặt đất có thể dự đoán được có nghĩa là robot cần phải đối mặt với các nhiệm vụ lập bản đồ và điều hướng phức tạp hơn.
Bản chất của môi trường điều hướng đưa ra hai thách thức vận hành chính. một
Đầu tiên, robot phải thực hiện lập kế hoạch đường đi hiệu quả để xác định tuyến đường tối ưu xuyên qua môi trường dựa trên các điều kiện hiện tại.
Thứ hai, robot phải có khả năng định vị chính xác và liên tục cập nhật vị trí, hướng đi theo thời gian thực trong quá trình di chuyển.
Trong môi trường trong nhà không có vùng phủ sóng GPS, hai mục tiêu này phải hoàn toàn dựa vào khả năng cảm biến trên tàu và tài nguyên máy tính để đạt được.
Để giải quyết những thách thức này, AMR sử dụng kết hợp nhiều dạng cảm biến khác nhau. Hệ thống nhận thức trực quan, bao gồm camera, Phát hiện và đo phạm vi ánh sáng (LiDAR) và radar, có thể cung cấp dữ liệu môi trường phong phú. Ví dụ: các hệ thống đo đường như bộ mã hóa bánh xe và bộ đo quán tính (IMU) trực tiếp theo dõi chuyển động của robot dựa trên chuyển động của chúng. Mặc dù mỗi loại cảm biến đều có những ưu điểm riêng: một số có khả năng phát hiện tầm xa tốt, trong khi một số khác có khả năng phát hiện chính xác tốt, nhưng mỗi loại cũng có những hạn chế riêng. Thông qua sự kết hợp thông minh, AMR có thể đạt được phạm vi phủ sóng và dự phòng cần thiết, từ đó duy trì độ chính xác trong các điều kiện động không thể đoán trước.