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■ジャイロセンサー その1

▼サーボノイドあいたんに、姿勢制御のセンサーを搭載します


▲お約束動画

ロボットは事前に作ったモーションを実行するだけなので、刻々と変化する状況に対応することはできません
もしロボット自身が状況を知覚し、結果をモーションにフィードバックすることができれば、モーションはより安定したものになります


▼ロボットが姿勢を知覚できるようになるセンサー

【ジャイロセンサー】 別名:角加速度センサー※

人間でいうと、体の回転を検知する『三半規管』という感覚器がこれに相当します
人間の脳は、この三半規管から得られた『回転情報』と耳石から得られた『天地感覚』を使って、姿勢制御を行います
・・・例えば、人がイスに座ってぐるぐる回転した時、地球が回転したのではなく“自分”が回転したと知覚できるのは『三半規管』があるからです
ロボット姿勢制御では、ヨーイング・ピッチング・ローリングの量を検知しすることで機体のブレを補正するのに役立ちます

ジャイロセンサーには演算過程が異なる2種類のジャイロセンサーがあります
ロボットが1秒間に何度回転したか検出する『角速度センサー』と、
ロボットの回転速度の変化の度合いを検出する『角加速度センサー』(加速しているときは角加速度は正の値、減速しているときは角加速度は負の値)があります
回転を検知する素子自体は同じなので、コントロールボードの演算機能で補正すればこれらは同等とみていいです
ただ、CPUによるプログラム演算は速度が遅いので、できれば目的のジャイロを調達した方が良いと思われます


【加速度センサー】

人間でいう『耳石』の役割を果たします
目をつぶった状態でもしっかり傾きを知覚し、体が倒れないように器用に重心の制御を行えるのはこの『耳石』の働きによるものです

ロボット姿勢制御では、常に重力の方向を検出し、X.Y.Z軸における加速度(速度の増減)をモニターできます
基本的なところでは、傾いた床でロボットを再起動させた場合、自身が傾いて立っていることが知覚できます
また、発進⇔制動における加速度が分るので、その加速度を相殺する加速度を求められます

※すいません付焼刃の知識です、テキトーな事を書いているので怒らないで下さい


【 基礎知識 : 速度 と 加速度 】

例えばクルマの場合、
速度が一定な状態(停車中・巡航中)ではクルマの挙動は安定していて、クルマのサスペンションなどの姿勢制御系にはあまり負荷がかかりません
・・・というか慣性運動中なので、(多少の上下運動やステアリング操作はありますが)基本的には静止中と同じなわけです

クルマの姿勢制御に大きな負荷がかかるのは、ステアリングを大きく切り込んだり、加速したり、減速したりするときです
ですが、この不安定な挙動を減退させるには、相殺するための“力”がいるわけです
そこで必要になってくるのが『速さ(速度)』とは異なる別の概念、、クルマ速度の変化する傾向をとらえる『加速度』が必要となるわけです

この加速度を捉えるのが『角加速度(ジャイロ)センサー』と『加速度センサー』になります
ちなみに『加速度』は、加速はプラスに振れ、減速はマイナスに振れます
『スピードメーター』は前進中は常にプラスなので、この点が『加速度』とは異なります


20120604ジャイロ_18
▲以前、入手したジャイロセンサー

これを、サーボノイドあいたんに搭載します
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