机器人技术中的加速度计,陀螺仪和IMU传感器

您如何找到最适合您的机器人的加速度计,陀螺仪或IMU传感器?您如何知道哪个传感器与Arduino和Raspberry Pi开发板兼容?

我希望能有一个清单,详细列出可用于机器人技术并与Arduino和Raspberry Pi板兼容的加速度计,陀螺仪和IMU传感器。

在此页面上,我们对其进行了简要概述。

如果你认为我’我们遗漏了重要的内容,请在评论中给我留下笔记,或给我发送电子邮件。

该页面仍在进行中,将来可能会发生变化!本页面最后编辑于2020年5月14日

在进入传感器列表之前,我们将首先了解加速度计,陀螺仪和IMU传感器之间的区别。

加速度计,陀螺仪和IMU传感器之间的区别

1. 加速度传感器用于感应机器人的静态和动态加速度。换句话说,当机器人加速或减速时,加速度计用于感应速度变化。

2. 陀螺仪传感器可测量机器人各轴周围的角动量。换句话说,陀螺仪传感器测量机器人绕三个旋转轴旋转的速度:[x,y和z]或[侧倾,俯仰和偏航]。

3. 国际货币联盟 (惯性测量单元)传感器用于确定机器人的运动,方向和前进方向。 国际货币联盟 传感器是一个完整的包装,其中包括加速度计,陀螺仪和磁力计传感器。磁力计传感器感应大地’磁场以获取指南针方向来校正陀螺仪传感器。

一旦我们知道了传感器之间的差异,就可以进一步进入传感器列表。

1. 加速度传感器列表

ADXL335

 ADXL335

ADXL335



  • 接口:模拟
  • 电流:350 µA
  • 电源电压范围:1.8 V至3.6V
  • 实测加速度:±3 g
  • 轴间对准误差:±0.1度
  • 灵敏度:±1%
  • ADXL335 数据表

ADXL335 是一款MEMS加速度计,在三个轴(X,Y,Z)上的整个检测范围为±3g,功耗为320 µA。

您可以找到集成在分支模块中的ADXL335,可以更轻松地访问连接并读取传感器的输出。

  • GY-61 ADXL335 开启 亚马孙 –它具有一个板载稳压器,可为ADXL335传感器提供最大3.6V的电压。分支板可以连接3-5V电源。
  • 阿达果 ADXL335 于 阿达果 亚马孙 –它具有一个板载稳压器,该稳压器可吸收高达5V的电压并将其调节至3.3V。该分线板和GY-61 ADXL335 是与Arduino等5V微控制器接口的理想选择。
  • 英国威廉希尔SparkFun三轴加速度计突破 星火娱乐 亚马孙 –该分线板最大可兼容3.3VDC的电源。它与Arduino Pro Mini搭配使用效果最佳。

以上用于ADXL335传感器的所有分线板均与Arduino兼容。您可以将其与Raspberry Pi一起使用,但是需要ADC差分Pi板将传感器返回的模拟信号转换为Raspberry Pi的数字信号。

ADXL345

 ADXL345

ADXL345



  • 接口:SPI和I2C数字接口
  • 电流:在测量模式下为23 µA,在待机模式下为0.1 µA
  • 电源电压范围:2.0V至3.6V
  • 实测加速度:±2,±4,±8,±16
  • 轴间对准误差:±0.1度
  • 灵敏度:±1%
  • ADXL345 数据表

我将ADXL345传感器与ADXL335分开处理,因为这两个传感器之间存在显着差异。 ADXL345 是一款更高级的传感器,非常适合电池供电的移动应用。换句话说,它’非常适合机器人和无人机。

ADXL345 的测量范围在±2g至±16g之间。该传感器在睡眠模式下的准确角度测量值小于1°,功耗约为ADXL335版本的十倍。

ADXL345 是一种数字传感器,可通过I2C或SPI数字协议返回值。

您可以找到集成在分支模块中的ADXL345,可以更轻松地访问连接并读取传感器的输出。

  • GY-291 ADXL345 上 亚马孙 –它具有一个板载稳压器,该稳压器可吸收高达5V的电压,并为ADXL345芯片将其调节至最大3.6V。 GY-291 ADXL345 具有I2C和SPI通信协议,这使其成为与5V微控制器(如Arduino)或Linux计算机(如Raspberry Pi)接口的理想选择。
  • 阿达果 ADXL345 于 阿达果 亚马孙 –Adafruit分线板具有一个板载稳压器,该稳压器可以吸收高达5V的电压,并通过输出引脚将其调节至3.3V。这也是Arduino和Raspberry Pi板的理想突破板。

2. 陀螺仪传感器列表

L3GD20H

 L3GD20H

L3GD20H



  • 接口:SPI和I2C数字接口
  • 电流:5.0mA
  • 电源电压范围:2.2 V至3.6 V
  • 每秒测量的度数:±245 /±500 /±2000 dps
  • 灵敏度变化:±2%
  • 灵敏度:8.75、17.50、70.00 mdps /数字
  • L3GD20H 数据表

陀螺仪传感器以每秒度数为单位测量旋转运动。 L3GD20H 是机器人技术中最受欢迎的陀螺仪传感器之一。该传感器是L3GD20和L3GD4200的改进版本。

传感器可以每秒±250,±500或±2000度的满量程测量三个轴上的旋转运动。

L3GD20H 芯片可为大多数机器人技术应用提供令人满意的精度。为了获得高精度,应该对传感器进行零速率和灵敏度校准。

  • L3GD20H 在 亚马孙 –L3GD20H是集成在不同分支板上的小型芯片。这些突破板适用于3.6 V,这使其与Arduino Pro Mini等微控制器兼容。
  • L3GD20H 三轴陀螺仪突破板 阿达果 亚马孙 –该分线板具有内置电压调节器,因此您可以用5V供电。这意味着您可以轻松地与任何微控制器(如Arduino)或Raspberry Pi等计算机进行接口。

3. 国际货币联盟 传感器列表

MPU6050

 MPU6050

MPU6050



  • 接口:I2C
  • 电流:3.9mA
  • 供电电压范围:2.3V-3.46V
  • 测得的加速度:±2g,±4g,±8g和±16g
  • 灵敏度:±2%
  • 加速度计滤波器:低通滤波器
  • 每秒测量的度数:±250,±500,±1000和±2000
  • 灵敏度变化:±2%
  • 陀螺仪过滤器:低通滤波器
  • MPU6050 数据表

MPU6050 同时是加速度计和陀螺仪传感器。

加速度传感器测量重力。这些措施有误差和噪音。陀螺仪传感器测量角速度。而且,该传感器可以使机器人的角速度有偏差地返回。通过将加速度计与陀螺仪传感器结合使用,可以解决所有这些问题。

该传感器结合了MEMS陀螺仪和MEMS加速度计,并使用标准的I2C总线进行数据传输。

  • GY-521 MPU-6050在 亚马孙 –GY-521是包含MPU-6050芯片的分线板。它具有板载稳压器,并支持5V的输入电压。通信模式是标准的I2C通信协议。 GY-521开发板可轻松与任何微控制器(例如Arduino)或Raspberry Pi等计算机接口。
MPU9250

 MPU9250

MPU9250



  • 接口:I2C
  • 电流:3.7mA
  • 电源电压范围:2.4 – 3.6V
  • 测得的加速度:±2g,±4g,±8g和±16g
  • 灵敏度:±2%
  • 加速度计滤波器:低通滤波器
  • 每秒测量的度数:±250,±500,±1000和±2000
  • 灵敏度变化:±3
  • 陀螺仪滤波器:低通滤波器
  • 磁力计:±4800µT
  • 磁力计灵敏度:0.6 µT / LSB
  • MPU9250 数据表

MPU9250 甚至比MPU6050传感器复杂一点。 9250包括加速度计,陀螺仪和磁力计。这意味着传感器结合了来自地面的读数’的电磁场,带有重力和角速度的读数。所有这些数据使它成为紧凑的导航突破板。

该传感器具有一些出色的功能,例如低通滤波,运动检测和专用的可编程处理器。

  • MPU9250 在 亚马孙 –该板具有稳压器,并且兼容5V。它集成了I2C通信协议,因此非常适合与Arduino微控制器或Raspberry Pi等Linux计算机接口。
  • 英国威廉希尔SparkFun 国际货币联盟 突破– MPU-9250 on 星火娱乐 要么 亚马孙 –该分线板兼容3.6V,并包含I2C通信协议。该板是Arduino Pro Mini的理想选择。
BNO055

BNO055

BNO055



  • 接口:I2C,UART
  • 电流:2.72mA
  • 电源电压范围:2.4V– 3.6V
  • 测得的加速度:±2g,±4g,±8g和±16g
  • 灵敏度:2%
  • 加速度计滤波器:低通滤波器
  • 每秒测量的度数:±125至±2000
  • 灵敏度变化:±3%
  • 陀螺仪滤波器:低通滤波器
  • 磁力计:±1300µT(x,y轴),±2500µT(z轴)
  • 磁力计精度:±2.5度
  • BNO055 数据表

BNO055是博世(Bosch)的绝对方向传感器,它将MEMS加速度计,陀螺仪和磁力计集成到用于3D定向的单个芯片中。该传感器使用微处理器来过滤和合并数据,从而为用户提供空间的绝对方向。

该芯片有一个中断,可以在发生特定运动(方向变化,突然加速等)时通知内置微控制器。

  • 来自的IMU Brick 2.0 小叮当 –该分线板包括九轴BNO055传感器,并提供连续的自校准功能,这意味着零累积误差和无万向节锁定。 国际货币联盟 Brick 2.0可用作USB惯性测量单元,因此非常适合Raspberry Pi等计算机。它还具有ROS驱动程序,可以灵活地编写机器人软件。

9条评论 » Write a comment

  1. 你好..
    您能帮我兄弟了解加速度计+ arduino吗?
    你有关于它的教程吗?
    如果有,请给我分享。

    谢谢

  2. 你好,先生,

    您能谈谈加速度传感器和陀螺仪传感器之间的区别以及它们在某些情况下的相互依赖性吗?如何决定针对哪个应用程序使用哪个?

    提前致谢。

    • 你好

      “如果将加速度计传感器设计为测量加速度和倾斜度,或者将陀螺仪传感器设计为测量角速度和方向,则IMU传感器是一种特殊的传感器,旨在结合加速度计和陀螺仪的功能以显示有关加速度的完整信息,机器人的位置,方向,速度等。”

  3. 您能否帮助我学习加速度计的基础知识并将其与atmega 8微控制器接口。

  4. 对不起,但是“剃刀6DOF和Arduino” 链接 does not work.
    如果您还记得,此解决方案的链接是什么?
    谢谢

  5. 你好,
    这篇文章真的很有信息& helped me a lot.
    您能给我加速度传感器的基本安装指南吗?&陀螺仪在PCB上。
    如果单元(带加速度计)是否需要添加纠错算法&陀螺仪)放置在倾斜位置?
    感谢您的回应。

    谢谢

发表回覆 周杰伦 取消回复

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