Testes Acelerómetros como "Inclinómetros"

Boa noites caros seguidores!

Venho mais uma vez dar noticias sobre os pequenos sensores...

Ora uma vez que os acelerómetros se mostraram um pouco "ruidosos" e para pequenas acelerações não se tornar evidente as movimentações, realizei alguns testes a testar a sua viabilidade como "inclinómetros", ou seja, usar estes sensores para calcular a sua inclinação em relação ao vetor da gravidade.

Para estes testes, pude contar mais uma vez com a preciosa ajuda do nosso amigo Fanuc :)

Para posições estáticas foram medidos os valores que os acelerómetros devolviam e digamos que os resultados não são desanimadores...

Com o sensor da POLOLU e tentando alinhar um dos acelerómetros (do eixo Z) com o vetor da gravidade, podem-se observar os resultados presentes na figura que se segue:

Nesta figura pode observar-se que o acelerómetro do eixo Z tem valores que rondam os 256. Isto porque para as configurações atuais, este valor corresponde a 1g. Os acelerómetros dos outros 2 eixos, como seria de esperar, têm valores próximos de 0. 

Com estes dados, calculando apenas a inclinação do eixo Z dos acelerómetros em relação ao vetor da gravidade temos:

Nesta nova figura, podemos observar que os valores da inclinação do eixo Z dos acelerómetros em relação ao vetor da gravidade ronda valores muito próximos de 0. De notar que esta curva nao apresenta qualquer filtragem, apresentando uma amplitude média de 1,5º. Aplicando um filtro de média, sendo um dos mais simples que pode ser usado, conseguiu-se uma amplitude média de 1º. Isto pode ser observado na figura que se segue.

Mais testes foram feitos com estes sensores. Por exemplo na imagem que se segue, a inclinação foi de 35º.

Como se pode observar, os valores do acelerómetro do eixo Z baixou um pouco os seus valores, mas a nossa atenção deve-se voltar para o acelerómetro do eixo Y. Usando os valores deste para calcular a inclinação do IMU, chegou-se ao seguinte gráfico:

Aqui o valor médio da inclinação ronda os 36º e não os 35º. Aqui podemos ter uma perceção do tipo de precisão que podemos ter com estes acelerómetros, contudo, para aplicação no humanoide, penso que esta gama de precisão não será de deitar fora, tendo apenas que tentar reduzir o ruido obtido nas leituras.

No gráfico seguinte pode-se observar a aplicação do mesmo filtro de média utilizado no exemplo anterior.

Neste gráfico pode-se obsrevar uma diminuição da amplitude média em relação ao gráfico anterior. No entanto, penso que seria conveniente experimentar outro tipo de filtros que reduzissem de melhor forma o ruido.

Agora, caros seguidores, devem estar a perguntar-se sobre o segundo sensor, o da RAZOR. Não! Não me esqueci dele.

Para a primeira situação do sensor anterior(alinhar o sensor do eixo Z com o vetor da gravidade), podemos então observar então os dados obtidos.

Como o sensor anterior, os resultados são semelhantes à excepção de um pormenor. O valor máximo que para as configurações do IMU tem, deveria ser próximo de 256 contudo nota-se que esse valor não é maior que 225. Tal acontece provavelmente por uma calibração mal feita ou já desajustada.

No entanto, os resultados para os valores da inclinação nesta situação que serão apresentados a seguir, não são maus de todo.

Os valores encontram-se um pouco deslocados. Em vez de 0º rondam 1.8º,no entanto, mantém uma amplitude média de 1º.

A seguir, pode-se observar os dados dos acelerómetros para uma inclinação de 35º como no exemplo do POLOLU. Como há pouco, há uma descida dos valores do acelerómetro que estaria anteriormente alinhado com o vetor da aceleração gravítica e um aumento nos valores do eixo X.

 Estes valores, com o algorítmo de conversão em inclinação deram origem ao seguinte gráfico:

 Como na inclinação anterior, os dados permitiram observar uma inclinação próxima da real e com uma amplitude média de 1º em torno dos 35.6º. Filtrando com o mesmo filtro de média, os resultados melhoram um pouco, como se pode observar na figura seguinte.