高精度慣性導(dǎo)航模塊SGPM01在無人割草機(jī)中的應(yīng)用

慣性導(dǎo)航器件(IMU)根據(jù)精度區(qū)分為多種規(guī)格，低端的IMU主要為陀螺儀芯片，精度一般為DPS（度/秒）級(jí)別，芯片級(jí)別陀螺儀一般沒有經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)刃?zhǔn)，在割草機(jī)中精度只能保證在幾秒到十幾秒，如果時(shí)間稍微長一點(diǎn)就會(huì)偏差過大，芯片級(jí)別陀螺儀一般用在消費(fèi)類電子的姿態(tài)識(shí)別上，如手機(jī)、游戲手柄; 中高端IMU主要以模塊形式存在，精度單位一般為DPH（度/小時(shí)）幾倍，在制造過程中一般會(huì)做溫度補(bǔ)償、正交補(bǔ)償，在割草機(jī)工作的場景精度能保證到30分鐘到1個(gè)小時(shí)。

對(duì)于國外的消費(fèi)者來說，家庭割草服務(wù)一直是一個(gè)難題。無人自動(dòng)割草機(jī)很好地解決了這個(gè)痛點(diǎn)。但是無人割草機(jī)在工作時(shí)由于信號(hào)丟失造成的路徑混亂一直困擾著生產(chǎn)商們。那么愛普生的陀螺儀產(chǎn)品是如何解決這個(gè)痛點(diǎn)的呢？

目前中國割草機(jī)制造商大多在采用厘米級(jí)GPS/北斗開發(fā)新的規(guī)劃式割草機(jī)器人，厘米級(jí)GPS/北斗由于不需要大量布設(shè)信號(hào)設(shè)備以及精度足夠高等優(yōu)勢，非常適合于家用割草機(jī)器人的定位應(yīng)用，而且隨著競爭的白熱化，RTK模塊的價(jià)格也在不斷下降。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于家庭環(huán)境的復(fù)雜因素，如家中的樹木遮擋以及半墻的遮擋等因素的干擾，RTK定位經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)丟失信號(hào)的問題，而且家用割草機(jī)器人一般移動(dòng)速度比較慢，大約為30cm/s, 所以重新找回信號(hào)可能需要較長的時(shí)間，如何在丟失信號(hào)的情況下保持割草機(jī)器人正常工作成為每個(gè)制造商急需解決的問題。

目前大家在研究的主要方向?yàn)橐曈X和慣性導(dǎo)航，視覺導(dǎo)航能起到重要的輔助作用，但是視覺導(dǎo)航也存在一定缺陷，包括對(duì)光線的依賴，而且在草地場景區(qū)別不大的情況下無法清晰的識(shí)別。但是慣性導(dǎo)航完全不依賴外部因素，單純依靠內(nèi)部慣性器件運(yùn)算就可以得出行駛的軌跡。當(dāng)然慣性導(dǎo)航也有缺點(diǎn)，如果慣性器件的精度很低，隨時(shí)間的增加角度偏移會(huì)越來越大。

愛普生針對(duì)智能割草機(jī)的痛點(diǎn)，聯(lián)合第三方研發(fā)的SGPM01陀螺儀模塊，應(yīng)用愛普生的高精度陀螺儀傳感器以及應(yīng)用高端IMU的生產(chǎn)工藝制造而成。產(chǎn)品考慮到草地的復(fù)雜環(huán)境對(duì)IMU的精度要求以及工業(yè)消費(fèi)電子對(duì)低成本的需要，會(huì)直接輸出解算后的姿態(tài)角和偏航角。在割草機(jī)丟失RTK信號(hào)30分鐘內(nèi)，目前在普通草地實(shí)測的精度偏差為1小時(shí)5度左右*，達(dá)到割草機(jī)器人行業(yè)可接受的水平。

高精度9軸陀螺儀模組SGPM01是基于高性能陀螺儀傳感器和加速度計(jì),磁力計(jì)開發(fā)的模組，內(nèi)置3軸陀螺儀和3軸加速度計(jì)傳感器和3軸地磁傳感器。依賴于高精度的傳感器、高性能的處理器和高級(jí)的數(shù)字信號(hào)處理算法，輸出非常穩(wěn)定的角速度值，加速度值，磁力計(jì)和姿態(tài)角。模塊可以支持UART，SPI數(shù)據(jù)通訊，產(chǎn)品總體尺寸為24*22*8mm。

SGPM01產(chǎn)品特點(diǎn)：

▋高精度9軸陀螺儀模組

▋輸出三軸加速度值，三軸角速度值，三軸地磁，姿態(tài)角（Pitch,Roll,Yaw）,溫度

▋數(shù)字通訊接口UART和SPI

▋產(chǎn)品尺寸：24*22*8mm

▋低功耗

SGPM01主要參數(shù)：