IMU一直都是MEMS領域中極為重要的一類產品，不管是在消費電子、汽車電子還是工業自動化領域都有著廣泛地應用。目前以IMU為主的組合傳感器發展非常迅速，且不說在消費類電子市場上各家競爭激烈，在工業自動化運控這個離不開IMU的應用里各家也都在推陳出新。

消費電子和經濟趨勢正向高靈活性、高生產率和高效率發展，這種發展趨勢對制造業施加了混合型、小批量以及按需生產的壓力。想要完成這一只要目標，制造業中的自動化設備是重中之重。現如今智能機器人和協作式機器人的確也變得越來越人性化，更具生產力，更智能，并且能夠更好地定位，以承擔起這些復雜的任務。機器人的定位，從來都離不開IMU，可以說IMU決定了機器人整體里程計的精度。那引領了機器人技術革新的又是哪些性能卓越的IMU呢？

ADI iSensor MEMS IMU

iSensor IMU以常見的多軸方式組合精密陀螺儀、加速度計、磁力計和壓力傳感器，但常見的方式也做出了不常見的效果。iSensor IMU在極為復雜的應用和動態環境下，依靠專業的技術也能可靠地檢測并處理多個自由度。大多數運動傳感器可以在一個受控的環境中提供中等水平的精度，但很少有技術能夠在高度動態的環境條件下提供高水平的精度。


（圖源：ADI）

iSensor系列有很多精密微型IMU，在機器人應用上備受廠商推崇的應該是ADIS16467這個型號。首先這個系列足夠簡單，同時性價比極高，能將精確的多軸慣性測量技術集成到工業系統中，極大地減少了設計復雜性。

ADIS16467組合了一個3軸陀螺儀和3軸加速度計，每個慣性傳感器都結合了信號調節功能以優化動態性能，可以在各種條件下提供準確的測量數據。這聽起來好像很簡單，但正如前面說的，很少有技術能夠在高度動態的環境條件下提供高水平的精度。技術的豐富性遠不止這些，系列里所用地專有四核MEMS陀螺儀技術能直接抑制傳感元件的g效應偏置影響，而且不需要復雜和昂貴的封裝抑制。同時iSensor系列實現了固有的穩定線性——這是一個關鍵的技術優勢，同時仍然能減少成本、功率和尺寸影響。

眾所周知ADI的信號處理實力在全球范圍內都是數一數二的，這個優勢也被iSensor系列利用起來。利用這些信號處理專業知識，所有傳感器被優化地組合起來，來保持最大的帶寬和相位匹配，即便是在復雜和動態的環境中依然能保持此性能。如果從具體的性能指標來看，我們依然以ADIS16467為例，陀螺儀在所有動態范圍內都能提供2°/hr的運行偏置穩定性，角度隨機游走僅為0.15，加速度計的穩定性也有13μg的保障。從設計到性能，這個系列都可以說狠狠地革新了一波機器人IMU應用。

BOSCH BMI MEMS IMU

BOSCH的IMU在消費級市場有多叱咤風云想必不用多說了，作為IMU行業的資深玩家，在機器人應用上，BOSCH的BMI系列也助推了機器人應用的發展。


（圖源：BOSCH）

上圖的BMI088，是BOSCH首推的機器人應用IMU，BMI088由一個16位數字三軸加速度計和一個16位數字三軸陀螺儀組成，這個系列在抵抗惡劣環境上尤為出眾。高抗振性以及高溫度穩定性能讓IMU在惡劣的環境中依然保持極高性能。

BMI088加速度測量范圍很廣，最高可達24g，在整個動態范圍內，配置的加速度計都能提供高振動抑制比和振動魯棒性。加速度計的極低噪聲支持該器件以高精度來跟蹤設備的運動。而BMI088配置的陀螺儀具有小于2°/h的偏置穩定性，另外低溫偏移系數（TCO）同樣低于15mdps/K。

這個系列的高魯棒性給機器人設計帶來了更自有的設計空間，還能從系統層面降低成本。所以國內不少工業機器人和移動機器廠商都選擇配置這個系列。

ST iNEMO MEMS IMU

ST也是IMU的老玩家了， iNEMO這個系列會讓人有耳目一新的感覺，什么高精度高抗震動這個系列當然也是行業頂級，但是最頂級的，還是這個系列沒人能比得過的低功耗。對，沒人比得過的低功耗，同類產品中這個系列的功耗永遠是最佳的。


（圖源：ST）

工業應用里ISM330DLC是這個系列應用較多的IMU，配置了3軸的加速度計和3軸陀螺儀。加速度計滿量程最高覆蓋16g，陀螺儀覆蓋2000dps。另外配置了專用陀螺儀輸出鏈，具有低延遲、低噪聲和專用的低通濾波器，用于確保控制回路穩定，再以SPI輔助串行接口為陀螺儀和加速度計提供獨立的低噪聲低延遲數據輸出。其他測量性能直接略過，直接看功耗。

ISM330DLC正常組合模式下為5 mA，高性能組合模式下為0.75 mA。換個角度想，再工業應用領域，這種極低的功耗也說明了器件能長時間為高性能模式提供高精確度和穩定性。在系統層面上，ST也繼續給節電做了加法。ST在iNEMO 慣性模塊中內嵌了機器學習內核，該MLC能夠運行一個傳感器內置的分類引擎，通過卸載主處理器的負荷以運行不同的任務。從細節到整體層面，在保證需求精度的前提下，這個系列為IMU機器人應用做到極致的低功耗革新。

TDK InvenSense IMU

TDK在收購InvenSense后，其在IMU領域不管是技術能力還是產品組合都是有著深厚實力的代表。


（圖源：TDK）

以InvenSense六軸IMU系列為例，一個三軸陀螺儀和一個三軸加速度計位于同一個硅片上，在噪聲水平上，這個系列極低，在溫度耐受上，這個系列極穩定，在靈敏度上，這個系列極高。InvenSense IMU在相對精度、傳感器吞吐量上絕對是排頭兵。

以應用在機器人領域的型號來看，這個系列很突出的一點就是它的噪聲密度水平。陀螺儀0.0028dps/Hz的噪聲密度水平在機器人應用上是絕對具有吸引力的，加速度計的噪聲密度也保持在了75dps/Hz左右，這兩項關鍵的指標說明了該IMU能為機器人路徑規劃提供準確的數據。

值得一提的是與InvenSense IMU配合的InvenSense MotionApps平臺能使用結構化的API使基于運動的復雜性同步降低。

小結

這些性能卓越的，獨樹一幟特色鮮明的IMU很大程度上推動了機器人產業的發展，為更智能化的機器人未來提供了足夠強大的上游支持。