Здравствуйте,
Подскажите пожалуйста пути решения следующей задачки. Необходимо с точностью до 0.1град определять угол наклона манипулятора по вертикали и по горизонтали. Манипулятор управляется актуаторами. Датчики размещаю на конце манипулятора. Определение угла по вертикали не составляет проблемы, а вот как определить угол по горизонтали (угол рыскания) не представляю. Кто что может посоветовать? Вид сбоку и сверху прилагаю.

Любой акселерометр на манипулятор. Если основание тоже крутится, то второй акселерометр на него.

нет, основание жестко фиксировано.
Акселерометром я определяю угол по вертикали, тут вопросов нет. А как горизонталь считать?

Компас?
Один датчик на основание, второй на манипулятор

Вот такой энкодер может и точнее определить чем 0.1 град.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Но его калибровка вещь нетривиальная.

AlexandrY, это или емкостной или индуктивный энкодер, хотя если катушки, то индуктивный. Однако, как видно на рисунке, у меня ось вращения не перпендикулярна основанию, а изменяется. Конструктивно я не могу его туда поставить.

Но из вашей схемы ничего понять нельзя.
У манипулятора должны быть моторы. У каждого своя фиксированная ось.

Или это такой ручной "манипулятор" на шарнире?

ещё можно в основание манипулятора магнит, вокруг несколько трёхмерных датчиков Холла, MLX90393 например.
но так как 0.1гр / 360 это 3e-4 датчиков понадобится несколько, так как у магнита тупо свой температурный коэффициент 1e-3 / C
ну и внешних магнитных полей, включая земное, система бояться будет.

2AlexandrY: какую точность с этими тексасовскими индуктивными преобразователями получили в такой геометрии?

я не указал, манипулятор управляется двумя актуаторами.

Так нечем точность проверить, нет такой механики у меня.
Но разрешение лучше 0.05 град



Ну вот, значит есть две оси. Можно вешать любые угловые датчики.
Другое дело, что у механики всегда есть упругая деформация и при таких требованиях к точности она уже будет сильно влиять.

Сам манипулятор перемещается в трех осях, а точнее одна точка зафиксирована в шарнире (в начале координат), а вторая перемещается. Вот это перемещение и необходимо контролировать.

линейными?
в любом случае где-то есть место где актуатор перемещается/вращается только вокруг единственной оси.

Да, актуаторы линейные, но это ничего не меняет.

Актуаторы надо разбирать и ставить в них датчик. Самый простой путь.

актуаторы по одной оси перемещаются, а не по двум, соответственно измерять смещения актуаторов по одной оси гораздо проще, чем вращение сразу по двум в шарнире.

Вы забываете что у актуаторов есть люфт, в соединении актуатор-манипулятор есть люфт или появится со временем. Так что измерение положения актуаторов не вариант

Что-то сомневаюсь, что проблему дешевых актуаторов с люфтами можно решить навороченными сенсорами положения.
Легче, думаю, сделать актуаторы безлюфтовыми.
Например способом встречного включения моторов.

Навороченная система это вряд ли. 3х осевой акселерометр и одноосевой гироскоп + фильтр Калмана. Вот такой план.

очень плохая это идея угол поворота в горизонтальной плоскости гироскопом определять. даже без относительно того что никакие размеры и требуемые точности озвучены не были.

то что у вас есть люфт между акутатором и манипулятором вовсе не означает что должен быть люфт между манипулятором и измерительной системой положения актуатора.

Добрый день.
По вертикале угол от мин 30, макс 90град. По горизонтали от оси z +- 45град. Точность 0.1град. Смотрел, как люди использую дешевые акселерометры и гироскопы делают шлемы vr. И точность позиционирования замечательная. Я же моу позволить использовать достаточно дорогие 100$+ акселерометры и гироскопы.
Так почему плохая идея?
Ничего достаточно простого не установишь, поскольку манипулятор движется в 3х осях, оптические методы использовать не получится, т.к. пыль и ее довольно много.

Ага, вот только что пришла реклама - http://www.gyrolab.ru/product/gl-150-052-b...eskiy-gyroskop/
Достаточно дорогой , погрешность то что надо.
Только попробуйте впихните это в ваш манипулятор.

гироскоп имеет дрейф нуля. Вас устроит сползание манипулятора на 1 градус в час?

Если не ошибаюсь, именно для этого делается комбинация акселерометр - гироскоп. Друг друга компенсируют.

в горизонтальной плоскости толка от акселерометра никакого, от магнитного компаса в окружении электрических машин тоже толка мало.
Просто для очков виртуальной реальности и игрушечного квадрокоптера - 30 градусов в час (хорошая точность для МЭМС гироскопа) достаточно, а для навигационных целей используют или привязку к абсолютным координатам (карта местности, звездная карта, GPS и т.п.) или гораздо более точные гироскопы, но там совсем другие цены и размеры. Например http://www.gyrolab.ru/product/gl-150-052-b...eskiy-gyroskop/ весит 25 кг и стоит, наверняка, не один миллион рублей.

Тупо геометрия — между наибольшими рычагами манипулятора и чего-то, параллельного Z, подпружиненный трос, на нём емкостной датчик, либо вместо пружины серво.

у шлема vr обратная связь в виде человека присутствует.

а у неплохих мемс гироскопов шумы 0.01гр/с/Гц^0.5, и после интегрирования для определения угла, требуемые 0.1гр ошибки уйдут через две минуты.
и пойдут накапливаться дальше.
ну может найдётся гироскоп за 100$ c на порядок меньшими шумами, ну будет система начинать врать не через две минуты, а через двадцать.

нельзя получить точно абсолютное значение, измеряя производную от величины, рано или поздно ошибка накопится.


ставьте магнит и датчики Холла, если пыль не магнитная.

Сделал моделирование движения, что то мыслей насчет установки датчиков вообще нет. В голову приходит разная экзотика, например разместить 3 радиодальномера на плите, а на манипуляторе отражатель. далее вычислять расстояние, триангулировать....как то так

может не стоит изобретать велосипед, а поставить синусно-косинусный вращающийся трансформатор?

Я вообще против изобретения велосипедов, однако не представляю, как этот трансформатор установить на конструкцию. В шарнир я его установить не могу, в нем большая механическая нагрузка.
В движении хорошо видно, что вращение идет по разным осям. А, если я правильно помню вращ. транс. то он работает в одной оси. Если ошибаюсь - поправьте.

https://www.melexis.com/en/insights/knowhow...ensing-solution

Уважаемый _pv, этот датчик мне никак не поможет. Посмотрел на него.

Любые, доступные Вам по карману опто- , электро-механические датчики, те же упомянутые СКВТ (синусно-косинусные вращающиеся трансформаторы).
Попытка интегрирования без внешней коррекции, всегда приведет к провалу проекта (тем более в таком малом объеме), ибо интегрирование случайных процессов, даже с нулевым мат. ожиданием - дает расходящийся процесс по искомой величине.

Мутные чипы, преподносят как некую инновацию, но ничего не пишут про точность.
Скажем у магнитных сенсоров есть сильный гистерезис, он убивает чувствительность при малых амплитудах вращений (0.7 градуса у хороших чипов)
У индуктивных сенсоров таких как я показал такого эффекта нет.

Опять же этот Melexis выдает результат не быстрее чем 1 КГц, DSP у него внутри слабый, калибровка у них несерьезная.
Хорошая калибровка базируется на Фурье анализе кривых при полном обороте и взятии на нём N точек.

Вся инновация в том что засунули все три вектора в один чип.
Ну так можно расположить ортогонально два чипа типа TLI5012 и получить те же 3-и вектора, но с 15-и битной точностью и 8 КГц сэмплированием.



Вы б лучше нарисовали где находятся актуаторы и габариты указали, а то пока рисунки ни о чём.

не, ссылка просто с картинкой для наглядности.
у мелексиса есть тупо 3х мерные датчики, mlx90393 и их всё равно несколько штук ставить придётся.
так что их встроенная математика действительно мимо, самому всё калибровать придётся.
и скорости ТС не озвучил, но если уж гироскопы рассматривались как вариант, то 1кГц вполне нормальная для них частота опроса.

а вот про гистерезис у датчиков Холла это что-то новенькое. у GMR датчиков вполне возможно, но не у Холлов.

Эт у чистого эффекта Холла, а тут в чипах кругом ферромагнитные концентраторы применяются.
Но у датчиков с эффектом Холла по любому шумы такие большие, что для измерений 0.1 град они не годятся при разумной частоте сэмплирования.

Либо вместо пружины гравитация, т.е. блок и груз. В любом случае исчезают все люфты обеих осей.

а можно ссылку про ферромагнитные концентраторы у датчиков мелексис, особенно у mlx90393.

Высота манипулятора 1500мм, шарниры актуаторов установлены на высоте 600мм от нижней опорной точки. Скорость перемещения низкая, примерно 1град\с по горизонтали и вертикали.

Так по вашей же ссылке и прочитайте. Там упоминается некий Integrated Magnetic Concentrator, который есть основа их "уникальной" технологии Triaxis.
Кстати и Infineon и другие ее давно применяют.
А потом погуглите и найдёте вот такое - http://www.sensorsmag.com/sensors/electric...-technology-786


А, ну можно успокоиться. Такая балка будет прогибаться и вибрировать на те самые 0.1 град.