[SLAM] 양정연 교수 SLAM 강의 9강. Seismic Sensor for Accelerometer

2021. 9. 27. 21:42

 

안녕하세요

프로그래밍을 배우는 빛나는 샤트입니다. 

 

SLAM 강의 9번째. Seismic Sensor for Accelerometer

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*이 포스팅은 목원대학교 양정연 교수님의 SLAM강의 유튜브 영상을 보고 제작되었음을 밝힙니다.

출처: 9강. Seismic Sensor for Accelerometer

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9강. Seismic Sensor for Accelerometer

🎉강의요약

1. 저번 강의와 이어지는 내용: 속도 제어를 하기 때문에 위치를 특정하는 것이 매우 중요하다.

2. mass, damper, spring system을 이용해 센서 측정에 관한 내용이 메인.

3. 고유 진동수와 mass, stiffness의 관계를 통해 측정하려는 주파수에 맞게 선정해야 한다.

4. w_n^2 = k/m 이므로 고유진동수가 커야하는 저주파의 경우 k는 크게, mass는 작게 해야하며 k의 경우 같은 재질이라고 하더라도 길이가 길면 저주파, 짧은 고주파인 점을 확인해야 한다.)

 

 

모바일 로봇은 위치 에러가 많다.
> 이유: 속도 제어를 하기 때문

<Localization>
바퀴에 에러가 있을때 정확한 위치를 어떻게 알 수 있을까?
모바일 로봇은 Localization은 매우 중요하다.
속도 제어를 하기 때문에 damping, 마찰 등 고려해야할 요소가 많다.
에러가 계속 누적되기 때문에 주변 환경을 이용해 Localization한다.

 

<Global Localization>
GPS: global positioning system
위도 경도 정보를 얻을 수 있다.
반경 20m는 에러 영역.

<Earthquakes>
한국과 일본의 진원 측정 데이터가 달랐다.
깊이에서 많이 달랐음.

지진 측정과 관련해 수업 진행

<Remind Control Engineering>
Mass-Spring-Damper
입력F, 출력x
F = ma의 공식을 이용해 운동방정식을 풀 수 있다.

 

<Laplace Transfrom>
입력 대비 출력을 구할 수 있다.
p1,p2는 복소수

 

<For Earthquak detection, a New Input becomes displacement>
입력이 pulse(망치로 때리기)
지진계의 경우 땅에 위치. 흔들리게 되고 그걸 측정한다.
힘에 관한 방정식 풀이.

<System Behaviors of Seismic sensor>
mass, damping, spring에 따라서 커브가 달라진다.
mass가 작으면 고주파.

 

<Relative Motion/Ground Acceleration>
지진파형이 느리다면(저주파) w_n이 커져야 하므로 (w_n^2 =k/m) 질량이 작아지거나 k(stiffness)가 큰 것을 사용해야 함.
저주파 지진파 측정을 위해선 고주파 성격을 가지고 있는 측정계를 이용해야함. (같은 물질이더라도 길이가 길면 길수록 저주파, 짧을수록 고주파)
> 공학적으로 센서를 활용하는 방법

 

<Seismic Sensor>
땅의 주파수를 직접 잴 수 없다. 땅이 흔들리면 mass, spring, damper를 이용해 측정
지진계와 똑같은 센서(IMU sensor)
IMU sensor: 부착된 물체의 가속도를 측정하는 것이 아닌 mass, damper, spring을 이용

 

<Accelerometer with MEMS>
진동이 발생하게 되면 전자의 이동으로 인한 전압차이를 측정
앰프로 증폭해서 숫자로 보여준다.
측정하고자 하는 가속도가 절대값으로 표현된다.
측정할 수 있는 구간은 공명되는 구간 좌측이다.
굉장히 짧은 길이라서 큰 고주파로 측정할 수 있다.
센서를 사용하기 위해선 datasheet 확인해 보정해야 한다.

 

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