運用超精準【Xsens 工業慣性感測器】MTi-610 進行導航的德國全自動自主服務機器人 JEEVES!

Xsens 工業應用案例_慣性導航感測器

 

這款名為 JEEVES 的全自動服務機器人是由德國機器人研發公司 Robotise AG 所開發,也是世界上第一個符合歐盟關於公共場所機器人操作的安全法規的機器人。他們團隊為了在複雜、擁擠的多層建築(如飯店或醫院等)中能夠順利進行導航,需要高度準確、數據可靠的 3D 動作追蹤定位裝置,而【Xsens 工業慣性感測器】滿足了這一專業要求。使得 JEEVES 服務機器人可以按需求移動到建築物內,並通過電梯到達的任何位置。它的模組化設計以一個高效電機底座為基礎,在該底座上安裝了訂製的物料搬運容器組合。在酒店場景中,JEEVES 平台可以在其裝載站儲存零食、糖果和飲料。在醫院裡,它可能會攜帶醫用耗材,例如繃帶、消毒濕巾和無菌手套。在辦公室中, JEEVES 機器人可以裝載諸如打印紙、鋼筆、訂書釘等物品。 JEEVES 機器人平台可適用於多種不同類型的公共空間。


|如何在 3D 空間中的精準且可靠的導航?

JEEVES 機器人能夠完全自主導航的關鍵是運用多模式感測器系統,使當有其中一種模式錯誤時可以被另一種模式及時檢測和糾正。而導航的主要方法是從整個建築物的詳細 LiDAR(紅外線雷射)掃描得出的樓層的 3D 深度圖。這些掃描標記有重要的位置數據,例如房間號和電梯門。


機器人的雷射雷達傳感器在它四處移動時掃描環境,將場景與深度圖的參考數據庫進行匹配,以確定位置並繪製到目的地的路線。LiDAR 傳感器還可以檢測人等物體,以便安全地避開它們。在多層建築中,機器人的 ROC 系統連接到電梯控制軟體能夠告訴機器人它正在在哪一層。然而,這些系統有時會提供錯誤訊號或無法提供訊號,例如:在電梯內,機器人可能會失去與 ROC 的 Wi-Fi 連接等相關狀況。因此在各種狀況發生時,需要能替代導航模式發揮作用進行修正的定位系統,多方測試之下,該團隊選擇使用來自【Xsens 工業慣性感測器】 MTi-610 系列慣性測量單元 (IMU) 的精確運動數據。能夠即時生成準確的加速度、轉速等數據,讓機器人使用 【Xsens 工業慣性感測器】MTi-610 感測器輸出來的數據能夠計算其從已知起點開始在三軸維度上的運動,再通過航位推算其過程。而慣性感測器還可測量垂直運動,即便沒有連接到 ROC 系統雲端通過運算,也能夠輕易且準確地確定 JEEVES 機器人在哪個樓層。並且通過測量水平面的運動,機器人可以連續追蹤其大致位置。這使機器人能夠覆蓋掉與 MTi-610 傳感器數據不一致無法匹配的 LiDAR 地圖,並通過航位推算暫時移動,直到可以高度匹配 LiDAR 深度圖為止。



【Xsens 工業慣性感測器】由荷蘭Xsens公司所開發,它是一套基於微型 MEMS 的慣性感測技術並能夠即時捕捉動向的工業級產品。它以微型工業慣性感測器和無線傳輸系統為基礎,進而將整合全球導航衛星系統 / 慣性導航系統 (GNSS/INS) 數據的高級感應器,這種衛星導航技術可以將衛星定位數據的精度提高到釐米級,還能即時記錄並提供專業精準的導航、控制和檢測動向,其所生成的數據通過wifi可直接傳導至電腦中進行精準計算。因此這項新型慣性運動捕捉技術能夠提供卓越的數據準確性及精度,加上它即插即用的高可配置性,是運用在復雜的工業環境中的最佳選擇,應用範圍更是從倉儲物流、自動駕駛汽車、無人機到海事港口等。


以上產品皆廣泛應用於工業追蹤、航向定位、精準農業等產業,目前台灣地區由愛迪斯科技代理。



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