หน่วยวัดแรงเฉื่อย (IMU) เป็นรากฐานของระบบเคลื่อนที่ต่างๆ รวมถึงหุ่นยนต์อุตสาหกรรม หุ่นยนต์ฮิวแมนนอยด์ ยานพาหนะทางอากาศไร้คนขับ (UAV) และระบบความเป็นจริงผสมที่สมจริง แม้ว่าแต่ละแอปพลิเคชันจะมีข้อกำหนดเฉพาะที่แตกต่างกันสำหรับระบบเหล่านี้ นักออกแบบมักจะเผชิญกับความท้าทาย โดยให้ข้อมูลทิศทางและการเคลื่อนไหวแบบเรียลไทม์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับแอปพลิเคชัน เช่น หุ่นยนต์เคลื่อนที่อัตโนมัติ (AMR)
บทความนี้จะอภิปรายโดยย่อถึงความท้าทายเฉพาะต่างๆ ที่ต้องเผชิญโดยการวางตำแหน่ง AMR จากนั้น แนะนำ IMU ขั้นสูงของ Analog Devices และสาธิตวิธีใช้ IMU เหล่านี้ในสภาพแวดล้อมภายในอาคารที่มีความครอบคลุม Global Positioning System (GPS) เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ ในขณะเดียวกันก็ดึงบทเรียนจากการใช้งานข้ามโดเมนในวงกว้างขึ้น
เหตุใดการวางตำแหน่งความท้าทายสำหรับนักพัฒนา AMR?
AMR มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อผลผลิตของโรงงานและคลังสินค้าอัจฉริยะ เนื่องจากช่วยลดความยุ่งยากในการไหลเวียนของวัสดุ ลดของเสีย และปรับปรุงการใช้ประโยชน์ การดูแลให้ AMR อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องภายในโรงงานเป็นกุญแจสู่ความสำเร็จ ในสิ่งอำนวยความสะดวกที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษ ความยากในการค้นหา AMR สามารถบรรเทาได้ด้วยการวางเป้าหมายอย่างระมัดระวัง (เครื่องหมายอ้างอิง) หรือปรับรูปแบบให้เหมาะสม แต่ AMR ส่วนใหญ่จะพบในสิ่งอำนวยความสะดวกแบบดั้งเดิม ในสิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้ แสงที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลา พื้นผิวสะท้อนแสง และรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนรวมกันทำให้การวางตำแหน่งยากขึ้น
ยิ่งไปกว่านั้น การขาดโครงสร้างพื้นฐานที่เป็นหนึ่งเดียว เช่น ความกว้างของช่องสัญญาณที่เป็นมาตรฐานหรือเครื่องหมายกราวด์ที่คาดเดาได้ หมายความว่าหุ่นยนต์จำเป็นต้องเผชิญกับงานการนำทางและการทำแผนที่ที่ซับซ้อนมากขึ้น
ธรรมชาติของสภาพแวดล้อมการนำทางนำเสนอความท้าทายในการปฏิบัติงานหลักสองประการ หนึ่ง
ประการแรก หุ่นยนต์จะต้องดำเนินการวางแผนเส้นทางที่มีประสิทธิภาพเพื่อกำหนดเส้นทางที่เหมาะสมที่สุดผ่านสภาพแวดล้อมตามสภาพปัจจุบัน
ประการที่สอง หุ่นยนต์จะต้องสามารถระบุตำแหน่งได้อย่างแม่นยำและอัปเดตตำแหน่งและทิศทางอย่างต่อเนื่องแบบเรียลไทม์ระหว่างการเคลื่อนไหว
ในสภาพแวดล้อมภายในอาคารที่ไม่มีสัญญาณ GPS ครอบคลุม เป้าหมายทั้งสองนี้จะต้องอาศัยความสามารถในการตรวจจับในตัวและทรัพยากรการประมวลผลทั้งหมดเพื่อให้บรรลุเป้าหมาย
เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ AMR ใช้เซ็นเซอร์รูปแบบต่างๆ ผสมผสานกัน ระบบการรับรู้ภาพ รวมถึงกล้อง การตรวจจับและกำหนดระยะแสง (LiDAR) และเรดาร์ สามารถให้ข้อมูลสภาพแวดล้อมที่สมบูรณ์ได้ ตัวอย่างเช่น ระบบมาตรวัดระยะทาง เช่น ตัวเข้ารหัสล้อและหน่วยวัดแรงเฉื่อย (IMU) ติดตามการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์โดยตรงตามการเคลื่อนที่ของพวกมัน แม้ว่าเซ็นเซอร์แต่ละประเภทจะมีข้อดีเฉพาะตัว: เซนเซอร์บางชนิดก็ตรวจจับระยะไกลได้ดี ในขณะที่เซนเซอร์ชนิดอื่นๆ ก็มีข้อดีในการตรวจจับที่แม่นยำ แต่แต่ละประเภทก็มีข้อจำกัดของตัวเองเช่นกัน ด้วยการผสมผสานที่ชาญฉลาด AMR สามารถบรรลุความซ้ำซ้อนและช่วงความครอบคลุมที่ต้องการ ดังนั้นจึงรักษาความแม่นยำภายใต้สภาวะไดนามิกที่คาดเดาไม่ได้