姿勢推定とは？

姿勢推定とは、対象物体の姿勢を推定する技術です。例えば、車の姿勢を推定する、ロボットの手先の姿勢を推定する、カメラの姿勢を推定する、といったことが姿勢推定の例です。

姿勢推定は、大きく分けて以下の2つのステップから構成されます。

1. 姿勢の測定
   姿勢の測定には、ジャイロスコープや加速度センサーなどの慣性センサーが用いられます。ジャイロスコープは、対象物体の回転を測定します。加速度センサーは、対象物体の加速度を測定します。
2. 姿勢の推定
   慣性センサーの測定値には、積分誤差やノイズの影響を受けるため、単独では正確な姿勢を推定することはできません。そこで、姿勢推定では、慣性センサーの測定値と他の情報を組み合わせて、対象物体の姿勢を推定します。他の情報としては、GPSや地磁気センサーによる方位情報や、地図情報などが用いられます。

姿勢推定の手法

姿勢推定には、カルマンフィルタやEKF（拡張カルマンフィルタ）などの手法が用いられます。カルマンフィルタは、センサーの測定値と他の情報を組み合わせて、対象物体の状態を推定する手法です。EKFは、カルマンフィルタの拡張版であり、非線形なシステムの状態推定に用いることができます。

姿勢制御とは？

姿勢制御とは、対象物体の姿勢を目的とする姿勢に保つ技術です。例えば、ロボットの手先が指定された姿勢を維持するように制御する、カメラが水平を保つように制御する、といったことが姿勢制御の例です。

姿勢制御を実現する方法

姿勢の測定から得られた情報に基づいて、対象物体の姿勢を目的とする姿勢に保つように制御を行います。姿勢制御では、ジャイロスコープと加速度センサーの測定値を組み合わせて、カルマンフィルタなどを用いて対象物体の姿勢を推定し、制御にフィードバックします。この制御にはPID制御などの手法が用いられます。PID制御とは、偏差をフィードバックして制御を行う手法です。偏差とは、目的とする姿勢と現在の姿勢の差です。PID制御では、偏差を比例（P）、積分（I）、微分（D）の3つの要素に分解して制御を行います。

エプソンのIMUで姿勢推定や姿勢制御を行うメリット

エプソンのIMUの概要

内蔵プロセッサーにより各種補正を実施している

実環境下では実装基板の反り、実装誤差、振動、温度変化などさまざまな影響を受け出力データの精度が劣化しますが、エプソンのIMUは誤差を低減する各種補正機能^*を搭載しており、高精度センシングデータを安定的に出力します。

^* アライメント補正、感度補正、オフセット補正、温度補正

小型・軽量な1インチサイズのプラットフォームを採用

1インチサイズの小型プラットフォーム^*で、外形・インターフェース共に互換性があり、容易に性能のアップグレードが可能です。また、小型・軽量・低消費電力の特長により、お客様製品の小型・軽量化に貢献致します。

^* サイズ24x24x10 mm3、重さ10ｇ、消費電力53 mW（防塵防水タイプは除く）

エプソンのIMUを活用して姿勢推定や姿勢制御を行うメリット

小型・軽量でありながら短期安定出力を実現しており、高い安定性により位置誤差を極小化する事が可能です。また、お客様がどの程度の精度で位置推定や位置制御を行いたいかによって、ラインナップの中から必要とするスペックの製品をお選び頂けます。

エプソンのIMUは他社製品に比べ半分以下の消費電流で同等の性能を発揮します。また、高湿環境で使用する際に他社製品は構造次第で湿度の影響からバイアスが変化する可能性がありますが、エプソンのIMUはほとんどバイアスに変化は見られません。
さらに、強い衝撃を与えた際、他社製品はバイアスが大きく変化する可能性有りますが、エプソンのIMUはほとんど変化は見られません。