機(jī)車?yán)渲R:什么是6軸IMU慣性測量儀?

駕馭好摩托車騎行技巧固然重要,但同時準(zhǔn)確把握“摩托車現(xiàn)在處于什么狀態(tài)”也很重要, IMU的作用正是如此,IMU相當(dāng)于是一個強(qiáng)大的電腦輔助。
現(xiàn)代的高端摩托車,尤其是超級跑車,配備了多種電子設(shè)備,例如騎行模式、牽引力控制、ABS和半主動懸架等等。但要讓這些電子設(shè)備發(fā)揮作用,摩托車本身必須準(zhǔn)確地知道騎手想要做什么以及摩托車在做什么,這一點(diǎn)很重要。

首先,“騎手想要做什么?”可以通過操作油門開/關(guān)(油門位置傳感器)、制動強(qiáng)度(ABS單元)、換檔(檔位傳感器)等來進(jìn)行一定程度的判斷。但是,在以前只有知道車速和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、使用的檔位、前后輪胎的數(shù)量,才能知道“摩托車的狀態(tài)是什么?”?例如,如果前后輪胎旋轉(zhuǎn)有差異,則可以確定輪胎是由于制動即將抱死(啟用ABS)還是后輪在加速過程中空轉(zhuǎn)(啟用牽引力控制)。那么,只有當(dāng)車體直立直線行駛時,才能獲得準(zhǔn)確的信息,那么在彎道、或者有坡度的時候,車輛并非處于正常直立和直線行駛的時候有很高的滑倒和跌倒風(fēng)險。這就是IMU(慣性測量單元)發(fā)揮作用的地方。它是一種測量摩托車的姿態(tài)變化并精確檢測“摩托車當(dāng)前狀態(tài)”的設(shè)備。

6軸IMU它有一個內(nèi)置的電子陀螺傳感器和加速度計,檢測pitch(相對于左右軸的旋轉(zhuǎn))、roll(相對于前后軸的旋轉(zhuǎn))、yaw(相對于上下軸的旋轉(zhuǎn))和加速度的角速度后/左右/上下方向。
如果 IMU 檢測到“向右滾動右偏航向前俯仰”和“前后方向減速”,則將處于右角進(jìn)入-轉(zhuǎn)彎狀態(tài)。而且,如果這些逐漸加強(qiáng),則可以判斷它們在減速的同時處于接近狀態(tài),如果它們穩(wěn)定且變化不大,則可以判斷它們處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)。如果橫滾從這里開始朝直立方向變化并向前加速,那就是上升。如果在這種轉(zhuǎn)彎過程中偏航角速度突然增加,則可以推斷出后輪在打滑并向外擺動。實(shí)際上IMU以更復(fù)雜的方式檢測運(yùn)動,并且還考慮到前后輪胎的旋轉(zhuǎn)差異來綜合判斷“摩托車的當(dāng)前狀態(tài)”。

這樣做有什么好處?例如,當(dāng)后輪在彎道開始時即將打滑時,可以通過牽引力控制精確控制打滑,避免打滑。此外,采用最新的電控設(shè)備,不再僅通過點(diǎn)火切斷和燃油噴射量來抑制扭矩(這樣可以避免打滑和下降),而是通過電腦做精妙的油門控制。
此外,以防止制動時抱死不僅考慮了前后輪胎的旋轉(zhuǎn)差異,而且還考慮了車身的傾斜度和加速/減速,因此可以操作轉(zhuǎn)彎時即使在全坡度狀態(tài)下也會剎車。因此才會有“彎道ABS”出現(xiàn),它已經(jīng)從常規(guī)的“安全裝置”變?yōu)榇蠓仍鰪?qiáng)的運(yùn)動型配置。此外,“半主動懸架”可以實(shí)時自動調(diào)整懸架以匹配駕駛場景的設(shè)置,這是IMU可以實(shí)現(xiàn)的功能之一,因?yàn)镮MU可以檢測車身的姿勢和運(yùn)動。
來自IMU的信息極大地提高了騎行模式(動力模式)、牽引力控制、轉(zhuǎn)彎ABS(賽車ABS)、車輪控制和電控懸架等電子設(shè)備的控制精度。

六軸IMU可以理解為運(yùn)動駕駛必不可少的設(shè)備,但對于以旅游和城市騎行為主的車友來說,它似乎是無用的設(shè)備。實(shí)際上IMU對沒有經(jīng)驗(yàn)的初學(xué)者的作用更大。
例如,彎道比傳統(tǒng)ABS更有效,因?yàn)樗词乖诘退俜秶纳铰窂澋郎弦埠苡行?。此外,還與IMU合作實(shí)現(xiàn)了“坡道輔助功能” ,它在斜坡上起步時保持剎車并使其更容易起步。此外,最新的“自適應(yīng)巡航控制”很大程度上歸功于雷達(dá)技術(shù),但除非IMU能夠掌握車身的姿態(tài)和運(yùn)動,否則在彎道和變道過程中的速度保持和加減速可以平穩(wěn)安全地完成。所以IMU在提高舒適性和運(yùn)動性方面有很大幫助。