加速度センサで距離を測定する例

Question

工作機械のXYテーブルなどの座標は普通リニアスケールなどで
測定すると思いますが、
直線方向の座標や変異量をリニアスケールではなく、
加速度センサだけで測定した例はありますか？
工作機械のXYテーブル以外の例でも構いません。

Answer

高校生の物理でも登場します、加速度 ⇔ 速度 ⇔ 距離　の計算から可能ですが、
検出精度に問題があります。

ですから、バックアップが必要な機器類には、高性能の物を搭載し、バックアップとして、
使用している情報を得ています。
それは、軍事技術でけではなく、安全や高価な物への使用と考えてください。

以上から、工作機類が、バックアップを必要とするシステムであるか、また高価なバックアップ
システムを搭載し、ペイできる高価な物であるかを考えてください。
それと、リニアスケールに代わる精度とコストパフォーマンスがあるかです。

Answer

軍事関係でも使われて居るとおもいますよ。
例えは、ミサイルの軌道とか。
妨害電波に影響されませんからね。
(回答1の内容で理論的には、目的地まで到達できます。)

Answer

http://www.nhk.or.jp/special/detail/2013/0317/index.html
ASIMOのようなヒューマノイド系には加速度センサによる姿勢制御は必須
加速度センサが小型安価になったのでASIMOが可能になったとも言える

加速度センサはASIMOのような億単位の高額ロボットだけでなく
http://www.robo-one.com/index.html
ロボワン等のおもちゃでも必須
http://kopropo.co.jp/cgi-bin/KO_Shop/shop.cgi?order=&keyword=&superkey=1&FF=0&price_sort=&pic_only=&class=0/1
http://kopropo.co.jp/cgi-bin/KO_Shop/shop.cgi?order=&class=3%2F1&keyword=&FF=0&price_sort=&pic_only=&mode=p_wide&id=465&superkey=1
二軸加速度センサー　[価格] \3,360(税込)

http://kopropo.co.jp/cgi-bin/KO_Shop/shop.cgi?order=&class=3%2F1&keyword=&FF=0&price_sort=&pic_only=&mode=p_wide&id=327&superkey=1&back=
加速度センサとジャイロセンサと何が違うのか？
と、言う別の問題もあるが

ただ、本件の加速度センサの使用目的はいかに？
ファナック等の産業用ロボットの位置決め制御に使いたいのであろうか？

そして最大の問題、許容誤差は何ミリ？何ミクロン？
ロボワンのビデオから推定して１ｍｍ程度の精度なら出せそうな気はするが

＞工作機械のXYテーブル以外の例でも構いません。
まさかマシニングのテーブルを加速度センサで位置決めしようとしてるの？
まさかサーボモータを使わずに？

それともサーボモータの補助として？
リニアスケールはサーボモータ内臓のエンコーダより精度が高いから存在価値がある
サーボ内臓のエンコーダより精度の悪い加速度センサに意味があるだろうか？
それとも最近の加速度センサの精度はエンコーダを上回るのであろうか？

Answer

人工衛星の例

http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/radar-group/kashin/2_3.PDF

地上の測定では積分を２回やる面倒さと精度ある加速度計が必要なことから、上記に類する何か理由があってのことと思います。

カーナビ用加速センサー
　　http://www.mitsubishielectric.co.jp/news/2007/0626.html

工作機械など１次元軸ごとに位置制御したのでは使う価値がなく、少なくとも２次元でひも付きでない動きでの位置を知ることに使うものかと。

バックアップ？　専門家？？？　大安売り？？？

カーナビはＧＰＳで補正、
人工衛星は測距、
　　http://www.sice.jp/handbook/%E5%85%89%E6%B3%A2%E6%B8%AC%E8%B7%9D%E5%84%80

しかしロボットなどは一々やってられない。

工作機械の例としてロボット同様な自由度の高いパラレルリンクがあるが、加速度センサーは使ってない模様。
要素は増えても各軸の制御だけで確定位置決めを必要とし、暗中模索はまずい。ロボットなら行き過ぎての戻り補正もアリながら工作機械は食込みになってしまう。

http://mmc.me.kyoto-u.ac.jp/research/para/pa_overview_jp.html

Answer

加速度を時間で積分すれば、速度が得られ、
速度を時間で積分すれば、位置が得られます。
従って、原理的には加速度センサで位置情報を得ることは可能な筈です。

しかしながら、積分の際して任意定数が発生するので、位置情報の絶対値
を得ることは原理的に不可能です。従って、装置を起動するたびに、原点
復帰動作操作を行い、原点からの移動距離として位置情報を捉えることに
なるシステム構成になる思います。

なお、加速度センサの分解能には限りがありますから、センサが検出でき
ないようなごく遅い加速度で動いた場合は、実際の位置は変化している
のに対して、加速度センサ情報で求めた位置は、原点から全く動いていな
いというような事態が容易に想定されます。
また、加速度センサの出力にDCオフセットがあれば、実際の位置は全く
動いていない場合でも、加速度センサ情報で求めた位置は時間とともに
変化するような事態も想定されます。

上記のような性質を持つことを勘案すると、工作機械のテーブルの位置
検出などへの利用は、おそらく無いものと想像します。

これに反して、ゲームの操作器としては、加速度センサが多用されている
ようです。

「個人が手軽に利用、携帯できる位置同定システム」への適用検討

http://www.spa.is.uec.ac.jp/research/2003/naoki/shuron.pdf

他のサイトのＱ＆Ａの例

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1286125347

ボールを落下させて、天井から床までの距離を測る実験

http://www.youtube.com/watch?v=u-CAd88hO2U

ラジコンヘリコプターの航路上の位置検出に適用する検討

http://mama.agr.okayama-u.ac.jp/kenkyu/96/hide/kasokudo.htm

加速度センサで距離を測定する方法