慣性計測装置(IMU)の基本とセンサーデバイスとの違い
ドローン・工業機器の姿勢制御や、自動運転の制御などにおいて重要な役割を担う、角速度・加速度を高精度に計測する慣性計測装置（IMU：Inertial Measurement Unit）の基本と、IMUとセンサーデバイスとの大きな違いについて解説します。
慣性計測装置（IMU：Inertial Measurement Unit）とは
慣性計測装置（IMU：Inertial Measurement Unit）とは3次元の慣性運動（直行3軸方向の並進運動および回転運動）を検出する装置です。加速度センサー[m/s2]により並進運動を、角速度(ジャイロ)センサー[deg/sec]により回転運動を検出します。
センサーデバイスと慣性計測装置(IMU)の違い
実環境下ではさまざまな影響(実装基板の反り・振動・実装誤差・温度変化など)を受けるため出力データの精度が劣化しますが、慣性計測装置(IMU)は誤差を低減するさまざまな補正機能を搭載しており、高精度なセンシングデータを安定的に出力します。
センサーデバイスと慣性計測装置(IMU)の誤差比較
慣性計測装置(IMU)の性能について（高精度・高安定）
慣性計測装置(IMU)で特に重要視されるジャイロセンサーの安定性は、アラン分散(Allan Variance)で表現されています。アラン分散はセンサー出力の安定性(縦軸)を時定数(横軸)の関数として表現したもので、縦軸の値が小さいほど安定性が高いということになります。アラン分散で値が最も低くなる平らな部分の値は「バイアス安定性」[dph(=deg/hr)]とされ、センサーの安定性性能を表現する指標となります。FOG(Fiber Optical Gyro)などの高価なジャイロではバイアス安定性は1dphを下回ります。
アランバリアンス図（ARW+Bias Instability）
慣性計測装置(IMU)のアプリケーション例
慣性計測装置（IMU：Inertial Measurement Unit）は、姿勢制御を必要とする機器に搭載されています。
最近では、生産設備の予知保全や劣化診断や振動観測（地震、ビルの振動）等に応用されています。
- 自動運転：位置・姿勢検知
- 精密農業：トラクターの自動運転、アーム姿勢制御
- ドローン：姿勢制御
- アンテナ・カメラ振動検知/制御：アンテナ制振、カメラ制振
- 建設機器・鉱山機械：ブレード姿勢・角度制御、パワーショベルアーム制御
- 製造機器：異常振動検知、ロボットアーム姿勢制御
アプリケーションイメージ
- アプリケーション例：ロボットアーム
ロボットアームにM-G365を使用した場合の説明動画になります。
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