MEMS慣性測量單元（IMU）是一種基于微機電系統(tǒng) (MEMS) 技術(shù)的高精度傳感器，其核心零部件為陀螺儀和加速度計。陀螺儀用以獲取運動體的角速度并測量其角度變化，加速度計用以獲取運動體的線性加速度并測量其速度變化。這些傳感器通常由微型機械結(jié)構(gòu)和電子電路組成，可以將機械運動轉(zhuǎn)換為電信號。

自20世紀(jì)90年代以來，慣性測量單元開始在汽車工業(yè)中得到大規(guī)模應(yīng)用，尤其是安全氣囊、電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)等汽車領(lǐng)域應(yīng)用需求增長推動了 MEMS 行業(yè)發(fā)展的第一次浪潮。

MEMS慣性測量單元作為微型化的運動檢測專家，在如今早已突破汽車領(lǐng)域的局限，在眾多非汽車應(yīng)用中大放異彩。它們小巧、精準(zhǔn)、低功耗的特性，為各行各業(yè)帶來了前所未有的感知能力，推動著智能化進(jìn)程。

01水下機器人

自主導(dǎo)航與精準(zhǔn)控制是水下機器人所面臨的核心挑戰(zhàn)之一。作為水下機器人的“感知中樞”，MEMS慣性測量單元為其提供關(guān)鍵的運動感知能力，使其能夠在復(fù)雜多變的水下環(huán)境中靈活穿行。

IMU可實時測量水下機器人的姿態(tài)信息，包括俯仰角、橫滾角和偏航角，并通過控制系統(tǒng)精確調(diào)整推進(jìn)器或舵機，從而維持穩(wěn)定的運行狀態(tài)。配合深度計、聲吶等其他傳感器，IMU還能幫助水下機器人精準(zhǔn)獲取位置和航向，實現(xiàn)自主導(dǎo)航與路徑規(guī)劃的閉環(huán)控制。

02工業(yè)自動化

對于工業(yè)挖掘礦機而言，其機械臂常處于高沖擊、強振動和粉塵干擾等嚴(yán)苛環(huán)境中，因此對傳感器的精度、可靠性及抗干擾能力提出了更高要求。MEMS慣性測量單元憑借其高精度與高魯棒性，能夠?qū)崟r測量機械臂的角度變化，輔助執(zhí)行精細(xì)的挖掘作業(yè)。

此外，IMU還可用于測量礦機底盤在三軸方向上的傾角，協(xié)助液壓系統(tǒng)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)底盤姿態(tài)的自動水平調(diào)整，從而提升作業(yè)穩(wěn)定性與安全性。

03農(nóng)業(yè)機械

結(jié)合GNSS和視覺傳感器，MEMS慣性測量單元可以為拖拉機、收割機等農(nóng)業(yè)機械提供高精度的位置和姿態(tài)信息，實現(xiàn)自動駕駛和精準(zhǔn)作業(yè)。根據(jù)IMU提供的姿態(tài)信息，農(nóng)業(yè)機械可以自動調(diào)整車身姿態(tài)，適應(yīng)復(fù)雜地形，提高作業(yè)效率和安全性。

04物流運輸

作為智能物流系統(tǒng)的重要組成部分，自動導(dǎo)引運輸車（AGV）需具備自主導(dǎo)航、精準(zhǔn)定位與靈活避障的能力。MEMS慣性測量單元可與激光雷達(dá)、視覺傳感器協(xié)同工作，為AGV提供高精度的位置與姿態(tài)信息，支持其實現(xiàn)自主導(dǎo)航與路徑規(guī)劃。在GNSS信號受限的室內(nèi)或復(fù)雜環(huán)境中，IMU通過慣性導(dǎo)航技術(shù)可持續(xù)提供穩(wěn)定的定位信息，確保AGV在各類場景下的連續(xù)運行與精準(zhǔn)作業(yè)。

博世六軸傳感器 SMI240 / SMI270 具備高精度、小封裝、低功耗等優(yōu)勢，內(nèi)部集成三軸加速度計和三軸陀螺儀，依據(jù) ISO 26262:2018 標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，符合單芯片功能安全 ASIL-B 等級要求，能夠為汽車及非汽車應(yīng)用提供高可靠性、高精度的運動學(xué)信息。

相比之下，SMI270 在量程范圍、測量精度、靈敏度誤差和工作溫度等關(guān)鍵性能指標(biāo)上較 SMI240 實現(xiàn)了全面提升，能夠勝任如水下機器人等對環(huán)境適應(yīng)性要求極高的復(fù)雜應(yīng)用場景。

無論是在水下探索、工業(yè)重載、農(nóng)業(yè)智能化，還是智慧物流等多元化場景中，MEMS慣性測量單元正在憑借其微型化、高性能與系統(tǒng)集成能力不斷拓展應(yīng)用邊界。未來，博世將持續(xù)推動傳感技術(shù)創(chuàng)新，與行業(yè)伙伴共建更加高效、安全、智能的世界。