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当机器人在地上行走、无人机在空中悬停、机械臂精准抓取时，它们怎么实时感知自己的姿势？答案藏在一个不起眼却至关重要的部件里 ——。作为机器人的 “内耳”，IMU 经过陀螺仪和加快度计捕捉运动状况，而其功用的好坏，全赖一系列要害参数来界说。
注：人的内耳是耳朵最深部的结构，隐藏在颞骨岩部内，由一系列杂乱的管道和腔隙组成，基本功用是感知声响和坚持身体平衡，被称为 “听觉和平衡觉的中心”。它虽体积细巧（仅约 5 毫米 ×9 毫米），但结构精细，分为骨走失和膜走失两部分，两者之间充溢液体（外淋巴），膜走失内部则充溢内淋巴，构成共同的液体环境以传递信号。
正常情况下，前庭体系（内耳）、视觉体系（眼睛）和躯体感觉体系（皮肤、肌肉）会向大脑传递共同的运动信息。例如：
坐车时，眼睛看到窗外景象撤退，内耳感知到车辆的直线 / 旋转运动，身体也感遭到座椅的支撑力改变，三者信号一致，大脑能精确判别 “正在运动”，身体习惯杰出。
比方坐在封闭车厢内看手机，视觉体系会告知大脑 “身体停止”（由于手机或车内景象相对停止）；
但内耳的前庭体系却能感知到车辆的波动、转弯、加快等运动，向大脑传递 “正在运动” 的信号；
两种对立的信号被送入大脑，大脑无法一致判别身体状况，就会触发 “反常警报”—— 这种抵触被解读为 “或许中毒”（进化中，感官紊乱常与毒素致幻相关），然后引发厌恶、吐逆、头晕等晕车症状。
儿童和女人更简略晕车，部分原因是他们的前庭体系更灵敏，对信号抵触更难耐受；此外，睡觉不足、疲惫、气味影响等也会加剧这种不适。
假如咱们把摄像头、深度相机、雷达比作机器人、无人机的眼睛的话，那么IMU这个“器官”比方成“内耳”再恰当不过了。
IMU全称是惯性导航体系，首要元件有陀螺仪、加快度计和磁力计。其间陀螺仪可以取得各个轴的加快度，而加快度计能得到x，y，z方向的加快度，而磁力计能取得周围磁场的信息。首要的作业便是将三个传感器的数据交融得到较为精确的姿势信息。
看到：球的轨道向右曲折（赤色途径）→ 似乎有“无形之力”拉动它。→这个虚拟力便是科氏力！
一个物体以固定的线速度v运动，一起遭到一个角速度的影响，这时候在叉乘方向会有一个科氏力的效果，丈量这个力便能知到角速度W的巨细。
在实践的MEME传感器中，大致结构如图，在一个方向坚持左右运动，若有旋转的角速度则会在笔直的方向发生科氏力，经过电容的改变来反映这个力的巨细便能得到旋转速度的巨细。
加快度计的原理较为简略，是经过牛顿第二定律来丈量三轴的加快度，图中的质量块遭到加快度的效果会左右运动，而两边的电容能丈量质量块的方位然后计算出加快度的巨细。
磁力计则是经过霍尔效应来丈量磁场的强度，高中物理中学过霍尔效应也很简略，如图。一端通电，在磁场的效果下电子会往笔直的方向上跑然后在旁边面发生电场，经过丈量这个电场的强度及正负则能直接丈量出场强的巨细。
一般来说，无人机和机器人上的磁力计，是用来丈量地磁的。用于机器人找得到“北”。
简略来说，IMU 的中心功用是丈量物体的角速度（陀螺仪）和线加快度（加快度计），再经过算法（如卡尔曼滤波、欧拉角解算）推算出姿势（如俯仰角、横滚角、航向角）。无论是家庭扫地机器人避开妨碍，仍是工业机械臂坚持轨道精度，不能脱离 IMU 的实时数据支撑。
而一款 IMU 的 “好坏”，不能只看品牌，更要盯着参数表 —— 这些数字直接决议了它在噪声控制、丈量规模、功耗等方面的体现。
咱们以 InvenSense（TDK）的 IMU 芯片为例，拆解 IMU 的中心参数及其对使用的影响。
：当主控处理器（如 MCU）处理数据速度较慢时，FIFO 可缓存多组传感器数据，防止数据丢掉。例如，芯片以 1000Hz 采样，但 MCU 只能以 200Hz 读取数据，FIFO 可暂存 5 组数据。
要害目标：位数（如 16bit）决议分辨率，16bit 可表明 65536 个离散值，量化差错更小，精度更高。
界说：芯片内置数字滤波器（如低通、高通），用户可经过编程设置滤波参数。
效果：滤除特定频率的噪声。例如，设置低通滤波截止频率为 50Hz，可抑制高于 50Hz 的高频噪声（如电机搅扰）。
效果：实时丈量芯片内部温度，用于温度补偿（如校准陀螺仪零偏随温度的漂移）。
界说：芯片可根据预设条件（如加快度超越阈值、FIFO 满）主意向主控发送中止信号。
使用场景：低功耗场景中，仅在需求时唤醒主控，下降体系功耗。例如，运动唤醒检测（WoM）触发中止后，主控才开端处理数据。
IIC：双线制（SDA、SCL），合适短距离、低速通讯（规范形式 100kbps，快速形式 400kbps）。
SPI：四线制（MOSI、MISO、SCK、CS），速度更快（可达数十 Mbps），合适大数据量、高速传输。
当时一些机器人、无人机、吊舱对IMU精度要求渐渐的升高，更多挑选SPI接口的IMU芯片。
：经过添加采样次数或优化电路设计下降噪声，但功耗较高。例如，ICM-42688-P 六轴一起作业时典型电流 0.88mA。
：下降采样率或封闭部分电路以下降功耗。例如，ICM-42670-P 六轴一起作业时典型电流 0.55mA，睡觉形式仅 3.5μA。
：芯片继续监测加快度，当检测到运动（如振荡、晃动）时，从低功耗形式唤醒主控。
：高速运动场景（如无人机）选大规模（如 ±2000°/s），但灵敏度下降；静态或低速场景（如倾角丈量）选小规模（如 ±15.625°/s），进步精度。
：包括初始公役（如 ±0.5°/s）和温漂（如 ±0.005°/s/°C）。
：ZRO 越大，静态时的角速度丈量差错越大，长期积分会导致姿势角累积差错。
：高速运动场景（如四轴飞行器）需高 ODR（如 8000Hz）以捕捉快速改变；低功耗场景可选低 ODR（如 12.5Hz）。
：加快度计能丈量的最大加快度规模，通常用 g 表明（1g≈9.8m/s²）。
：剧烈运动场景（如磕碰测验）选大规模（如 ±16g）；静态倾角丈量选小规模（如 ±2g）以进步精度。
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