(29)--7.7陀螺仪走进森工机器人.ppt
陀螺仪
在一定的初始条件和一定的外力矩作用下,陀螺会在不停自转的同时,还绕着另一个固定的转轴不停地旋转,利用陀螺的力学性质所制成装置称为陀螺仪。陀螺仪绕着一个支点高速转动的刚体称为陀螺。陀螺仪是指能够测量载体相对于惯性空间的旋转角度或角速度的装置。
x轴是陀螺的自转轴,由电机驱动绕自转轴高速旋转。y轴是内环的转动轴,内框带动转子可绕内环轴相对外环自由旋转。z轴为外环的转动轴,外环可绕该轴相对壳体自由旋转。陀螺的支点:转子轴、内环轴和外环轴在空间相交的点。陀螺仪陀螺仪由陀螺转子、内环、外环和基座组成。原理:陀螺仪有3根在空间互相垂直的轴。
3自由度陀螺仪内、外环支承的陀螺仪2自由度陀螺仪用一个环支承的陀螺仪陀螺仪当陀螺转子高速旋转后具有惯性,表现出两个重要的特性:稳定性和进动性。
当陀螺转子高速旋转后,若不受外力的作用,不管机座如何转动,支承在万向支架上的陀螺自转轴指向惯性空间的方位不变。章动当陀螺高速旋转受到瞬时冲击力矩作用时,自传轴在原方位附近做微小的圆锥运动,且转子轴的方向基本保持不变。定轴性章动是陀螺稳定性的一般形式,定轴性是陀螺稳定性的特殊形式。陀螺仪的稳定性稳定性:3自由度陀螺仪保持其转轴在惯性空间的方向不发生变化的特性。稳定性表现形式:定轴性和章动。
陀螺受外力矩作用时,自转轴的角速度矢量沿最短的路线向外力矩矢量M方向运动,进动角速度矢量。进动方向进动角速度的大小陀螺进动角度的大小与转子角动量H和外力M有关,一般关系为。陀螺仪的进动性当3自由度陀螺受到外加力矩作用时,陀螺仪并不在外力矩所作用的平面内产生运动,而是在与外力矩作用平面相垂直的平面内运动,陀螺仪的这种特性称为进动性。
指示仪表:指示飞机俯仰角和倾斜角的航空地平仪、指示航向角的罗盘,指示转弯方向和速度的转弯仪。传感器:输出与被测参数成一定关系的电信号。如陀螺航向传感器、角速度传感器。本身作为一个元部件,与其他自动控制元部件组成各种陀螺装置。如陀螺稳定平台,惯性导航系统等。应用陀螺仪的应用
传感器模块测量角速度、角加速度等定位信息,得到机器人相对于初始位置的姿态角。使用陀螺仪运动传感器实现对机器人实时运动数据的采集,获得定位数据。利用陀螺仪和里程计相结合的定位方法,达到机器人定位系统的稳定性。在机器人上的应用陀螺仪的应用