• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
• /
• 제어로봇시스템학회 2001년도 ICCAS
• /
• pp.116.5-116
• /
• 2001

When inertial navigation system(INS) employ more sensors that mutually orthogonal sets to three, the redundant sensor system can have improved reliability and accuracy. For the redundant system the placement of redundant sensors is related to the system performance and also the number and proper orientation of sensors are important. We consider INS sensor configurations using two IMUs comprised mutually orthogonal sets of three. We suggest several configurations using two IMUs and analyze the system performance and the FDI(fault detection and isolation) properties from suggested configurations.

• ETRI Journal
• /
• 제40권4호
• /
• pp.522-530
• /
• 2018

In this study, we developed a robotic walker that actively controls its speed and direction of movement according to the user's gait intention. Sensor fusion between a low-cost light detection and ranging (LiDAR) sensor and inertia measurement units (IMUs) helps determine the user's gait intention. The LiDAR determines the walking direction by detecting both knees, and the IMUs attached on each foot obtain the angular rate of the gait. The user's gait intention is given as the directional angle and the speed of movement. The two motors in the robotic walker are controlled with these two variables, which represent the user's gait intention. The estimated direction angle is verified by comparison with a Kinect sensor that detects the centroid trajectory of both the user's feet. We validated the robotic walker with an experiment by controlling it using the estimated gait intention.

• 센서학회지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.30-35
• /
• 2019

Inertial measurement units (IMUs) are widely used for wearable motion-capturing systems in the fields of biomechanics and robotics. When the IMUs are combined with optical motion sensors (hereafter, OPTs) for their complementary capabilities, it is necessary to align the coordinate system orientations between the IMU and OPT. In this study, we compare the application of two coordinate transformation-based orientation alignment methods between two coordinate systems. The first method (M1) applies angular velocity coordinate transformation, while the other method (M2) applies gyroscopic angle coordinate transformation. In M1 and M2, the angular velocities and angles, respectively, are acquired during random movement for a least-square algorithm to determine the alignment matrix between the two coordinate systems. The performance of each method is evaluated under various conditions according to the type of motion during measurement, number of data points, amount of noise, and the alignment matrix. The results show that M1 is free from drift errors, while drift errors are present in most cases where M2 is applied. Thus, this study indicates that M1 has a far superior performance than M2 for the alignment of IMU and OPT coordinate systems for motion analysis.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
• /
• 제38권3호
• /
• pp.129-136
• /
• 2017

외골격 로봇은 군사, 산업 및 의료와 같은 다양한 분야에서 사용되도록 개발된 기술이다. 외골격 로봇은 착용자의 움직임을 감지하여 작동한다. 외골격 로봇이 착용자의 일상적인 행동을 인지함으로써 착용자를 신속하게 보조하고 시스템을 효율적으로 활용할 수 있다. 본 연구에서는 피실험자로부터 얻은 운동학적 데이터를 통해 LDA, QDA, kNN을 활용하여 보행유형을 분류한다. 보행은 주로 일상생활에서 수행되는 일반보행과 계단보행을 선정하였다. 피실험자에게 7개의 IMUs 센서를 정해진 위치에 부착하여 운동학적 요소를 측정 하였다. 결과적으로, LDA는 78.42%, QDA는 86.16%, kNN는 k값에 따라 87.10% ~ 94.49%의 정확도로 분류하였다.

• 반도체디스플레이기술학회지
• /
• 제22권3호
• /
• pp.62-66
• /
• 2023

With the advancement in technology and rapid increase in the demand for microelectromechanical systems (MEMS) based inertial measurement units (IMUs), high-volume production and test system remain a major challenge for the MEMS industry. To compete with the challenging market of Industry 4.0, here we developed an automatic test system to evaluate the performance of the ovenized IMU sensors as well as analyze the data. The automatic test system was developed by interfacing a commercial MEMS IMU (BMI 088) using LabVIEW. The BMI 088 was tested experimentally for long-term bias stability, ON/OFF bias repeatability, and root mean square (rms) noise. Furthermore, the data was analyzed through the developed test system. The results show that the automatic test system has improved the test time and reduced human effort. The developed automatic test system is a significant approach to MEMS research and development (R&D) to increase and improve the mass production of IMUs.

• 전기학회논문지
• /
• 제67권12호
• /
• pp.1648-1656
• /
• 2018

The configuration of redundant inertial sensors are very important when considering navigation performance and fault detection and isolation (FDI) performance. By constructing a redundant sensor system using multiple inertial sensors, it is possible to improve the navigation performance and fault detection and isolation performance, which are highly related to the sensor configuration and allocation. In order to deploy multiple MEMS inertial measurement units effectively, a configuration and allocation methods considering navigation performance, fault detection and isolation performance, and lever arm effect in one plane are presented, and the performance is analyzed through simulation in this research. From the results, it is confirmed that the proposed configuration and allocation method can improve navigation, FDI, and lever arm effect rejection performances more effectively by more than 70%.

• 한국게임학회 논문지
• /
• 제19권5호
• /
• pp.91-102
• /
• 2019

본 논문에서는 ARCore를 사용한 비전 기반 스마트폰용 AR 게임 개발을 하는데 있어 평면 추적의 정확도 개선 방법을 제안한다. ARCore에서는 SLAM과 스마트폰의 IMU를 혼합하여 사용하는 VIO 방식이다. IMU를 사용하는데 있어 가속도계와 자이로스코프의 단점으로 인해 한번 인식된 평면을 계속하여 추적하는데 있어 오차가 발생한다. 이를 위해 기존 센서뿐만 아니라 자기장계 센서를 추가하여 자세 측정의 오차를 최소화하고 이를 평면 추적에도 활용될 수 있도록 하는 방법을 제안한다. 제안 방법을 통해 평면 추적에 있어서 ARCore의 경우보다 스마트폰 자세 추정의 오차를 줄일 수 있는 것을 확인하였다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.83-89
• /
• 2016

Internet of Things (IoT) is widely used for biomechanics in sports activities and AHRS(Attitude and Heading Reference System) is a more cost effective solution than conventional high-grade IMUs (Inertial Measurement Units) that only integrate gyroscopes. In this paper, we attach the AHRS to the snowboard to measure the motion data like Air To Fakie, Caballerial and Free Style. In order to reduce the measurement error, we have adopted the sensors equipped with Kalman filtering and also used Euler angle to quaternion conversion to reduce the Gimbal-lock effect. We have tested and evaluated the accuracy and execution time of the pattern recognition algorithms like PCA, ICA, LDA, SVM to show the recognition possibility of it on the basic motions of Snowboarding from the 9-axis trajectory information which is gathered from AHRS sensor. With the result, PCA, ICA have low accuracy, but SVM have good accuracy to use for recognition of basic motions of Snowboarding.

• 한국측량학회지
• /
• 제26권3호
• /
• pp.263-273
• /
• 2008

위치 센서를 기반으로 하는 디지털 지도의 구축과 이로부터의 도로의 추출과 같은 생성물의 정확도는 센서의 위치 정확도에 좌우되며, 센서의 위치결정을 위하여 GPS, 토탈스테이션, 레이저거리계 등 다양한 거리측정시스템들이 사용되어 왔다. 일반적으로 거리측정시스템들은 주위 다양한 환경에 따라 신호단절 및 감퇴의 문제점과 낮은 시간해상도를 가지고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 관성 장치와 같은 자동 항법 장치를 이용하여 상호 보완 및 통합하여 IMU/Range 통합 시스템을 구성 할 수 있다. 본 논문에서는 항법 및 측지분야에서 성공적으로 사용되어 왔던 선형필터인 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter, EKF)의 문제점을 지적하고, 비선형 변환과 선택된 시그마 포인트를 이용한 시그마 포인트 칼만 필터(sigma point Kalman filter, SPKF)와 비가우시안 가정과 샘플링 방식의 파티클 필터(Particle filter, PF) 등 두가지 비선형 필터를 구현하고, 시뮬레이션을 수행하여 그 결과를 확장 칼만 필터의 경우와 비교하였다. 시뮬레이션의 거리측정시스템으로 GPS와 토탈스테이션이 사용되었고 IMU의 경우, 정밀도 레벨에 따른 일반적인 3가지 센서(IMU400C, HG1700, LN100)가 선택되었다. 모든 IMU와 거리측정시스템에 대해서 샘플링 기반의 비선형 필터인 SPKF와 PF가 EKF에 비해 통계 결과에서 향상된 위치 결과를 보여 주었으며 특히 거리측정시스템의 갱신간격이 길어질수록(1초$\rightarrow$5초) 비선형 필터의 우수성이 나타났다. 따라서 저가형 위치센서의 경우, 비선형 필터를 적용하여 센서 위치의 정확도를 높일 수 있는 것으로 판단된다.

• 한국융합학회논문지
• /
• 제11권3호
• /
• pp.119-126
• /
• 2020

본 연구의 목적은 관성 측정 장치(Inertial Measurement Unit, IMU)의 융합연구 형태와 방법에 대한 연구를 체계적 문헌고찰 방법으로 분석하여 IMU의 형태와 방법에 대한 경향을 파악하고자 한다. 연구수행은 PRISMA(Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses)가이드라인을 이용하여 수행되었다. 3개의 데이터베이스에서 검색된 630편 중 최종적으로 선정기준에 부합하는 23편을 선정하였다. 본 연구결과 전 세계적으로 IMU를 사용한 다양한 연구를 진행하고 있음을 알 수 있었고, IMU의 형태는 스트랩, 전신 슈트, 벨트, 손목시계, 신발, 장갑이 있었다. 이 중, 스트랩 형태의 IMU가 11편으로 가장 많았다. IMU의 장점인 간소화와 실시간 데이터 수집, 적용의 쉬움으로 작업 활동, 보행, 관절 가동 범위 등의 측정 방법으로 사용되었다. 본 연구의 결과는 IMU의 연구를 진행하는 의료 및 재활 분야의 전문가들에게 기초 자료로 활용될 수 있으리라 기대된다.