单球驱动自平衡机器人的互补滤波姿态解算

摘要：

针对单球驱动自平衡机器人的低成本、高精度、实时姿态估计需求,设计一种基于比例-积分(PI)型互补滤波的姿态估计算法.在四元数姿态角更新方程的基础上,通过融合陀螺仪/加速度计的姿态信息实现对机器人水平姿态信息的估计,实现多传感器间频率点的切换.考虑到磁力计易受到干扰的情况,采用陀螺仪和磁力计单独对自平衡机器人的偏航角姿态解算,避免磁力计参与四元数姿态解算引起的水平姿态误差.实验结果表明,该互补滤波算法有效融合了陀螺仪的高频特性、加速度计和磁力计的低频特性,系统的姿态估计精度在±0.15°内.

关键词：单球驱动自平衡机器人、互补滤波、姿态解算、陀螺仪/加速度计/磁力计、四元数

所属期刊栏目：40

分类号：TP27(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金项目61773298;冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心开放基金项目MADT201603;武汉科技大学研究生创新创业基金重点基金项目JCX2016018

在线出版日期：2019-06-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：969-975