[发明专利]加速度传感器校正设备及加速度传感器的输出值校正方法

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及用于校正安装到诸如机器人或类似物的移动体上的加速度传感器的输出值的技术。

背景技术

[0002]加速度传感器和横摆率传感器用于诸如机器人或类似物的移动体的姿态控制。以X轴、Y轴和Z轴作为三个正交轴，则这三个轴向上的加速度由三个加速度传感器检测，并且绕着这三个轴的横摆率由三个横摆率传感器检测。绕着这些轴的角度，即，姿态角(侧倾角(roll angle)、俯仰角(pitch angle)和横摆角(yaw angle))通过对这些横摆率传感器的输出进行时间积分而获得。

在专利公开号为JP-A-2004-268730的日本公开专利中，公开了通过利用从陀螺仪传感器输出的加速度数据和姿态数据进行姿态控制的技术。

[0003]加速度传感器具有零点漂移，所以当移动体静止时有必要对该零点漂移进行校正；但是因为由重力产生的加速度即使在静止时也存在，所以不可能确定零点。当然，利用具有零点稳定性的高精度加速度传感器是可能的，但是在这种情况下，不仅费用变高，而且尺寸和重量也会增加。

发明内容

[0004]因而，本发明的目的是提供具有简单结构的可以校正加速度传感器的输出值的技术，并且该技术能够以高精度检测移动体的加速度，进而检测其姿态角。

[0005]本发明的第一方面涉及一种加速度传感器的校正设备，包括：用于以来自设于移动体上的加速度传感器的输出值为基础，计算所述移动体的姿态角数据的装置；及用于通过将所述姿态角数据和参考姿态角数据相比较，来校正所述加速度传感器的所述输出值的装置。

[0006]依照这种校正设备，诸如机器人或类似物的移动体的姿态角数据由所述加速度传感器的所述输出值计算得到。将与由该姿态角数据的加速度传感器进行的检测分开检测的参考姿态角，或设置的参考姿态角，和计算得到的所述姿态角数据一起比较。并且，如果零点漂移或灵敏度反常地出现在所述加速度传感器的所述输出值中，那么基于这些输出值而计算出的所述姿态角具有不同于所述参考姿态角数据的值。因而，通过比较这两种姿态角数据，检测出所述加速度传感器的所述输出值中的反常，并且校正它们的量是可行的。因为，以上述校正设备，并不是比较由所述加速度传感器检测到的所述加速度本身，而是比较由所述加速度得到的所述姿态角数据，因此以高精度执行校正而不受来自重力加速度的任何影响是可行的。

[0007]依照本发明，以简单的结构来校正所述加速度传感器的所述输出值是可行的，而且以高精度检测移动体的加速度，进而检测其姿态角也是可行的。

[0008]本发明的第二方面涉及一种校正加速度传感器的输出值的方法。该方法包括以来自加速度传感器的输出值为基础，计算移动体的姿态角数据的步骤；将所述姿态角数据和参考姿态角数据进行比较的步骤；以及以所述姿态角数据和所述参考姿态角数据的比较结果为基础来校正所述加速度传感器的所述输出值的步骤。

附图说明

[0009]本发明的前述的和进一步的目标、特征和优点从结合附图对于优选具体实施方式的下述描述而变得更清楚，其中相似附图标记用于代表相似部件，并且其中：

图1为本发明的一个具体实施方式的结构框图；

图2为另一具体实施方式的结构框图；

图3为又一具体实施方式的结构框图；

图4为显示了本发明的一个具体实施方式中的校正处理的控制流程的流程图；

图5为显示了参考坐标系(XYZ)和传感器坐标系(xyz)之间关系的图形；

图6为显示了所述参考坐标系中的姿态角(侧倾角、俯仰角和横摆角)的图形；

图7为显示了传感器坐标系n的时变的图形；

图8为显示了所述传感器坐标系中的小旋转角的图形；及

图9为显示倾斜角的图形。

具体实施方式

[0010]在下文中，将参照附图说明本发明的具体实施方式。

[0011]第一具体实施方式

图1为该第一具体实施方式的结构框图。加速度传感器10设置在以预定姿态的诸如机器人或类似物的移动体的预定位置上，并且检测该移动体的加速度并将其输出到校正计算单元12。

[0012]该校正计算单元12基于将在下文中描述的来自零点校正单元26和来自灵敏度校正单元28的校正数据，校正所述加速度传感器10的输出值，并且将结果输出到输出单元24。而且，所述校正计算单元12将所述经过校正的输出值输出到姿态角计算单元14。