Inertial Measurement Unit Based Instrumentation for Pose Estimation and Contact Detection in a Forestry Crane

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Hyyti, Heikki
dc.contributor.author Toiviainen, Ville
dc.date.accessioned 2017-05-11T10:34:37Z
dc.date.available 2017-05-11T10:34:37Z
dc.date.issued 2017-05-08
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/26154
dc.description.abstract Autonomous or semi-autonomous forestry machines require the hydraulic crane to be accurately controlled. This thesis presents a method of estimating the crane pose and detecting collisions using commercial inertial measurement units (IMUs). A hydraulic crane was instrumented with six temperature-calibrated IMUs, and motion sequences were recorded. A Kalman filter solution based on the directional cosine matrix was used to estimate IMU poses, which were used to calculate crane joint angles with well under 1 degree accuracy, in the presence of transient accelerations. The accuracy on a hydraulic crane in the field is comparable to what prior research has achieved in bench tests. Impacts were detected and located based on IMU acceleration measurements and their time differences. Initial results suggest that an accuracy of 1 metre is possible. This is the first research of its kind on commercial IMUs, and related, microphone-based collision location research does not include an estimate of accuracy. en
dc.description.abstract Autonomiset tai semiautonomiset metsätyökoneet vaativat hydraulinosturin tarkkaa ohjausta. Tässä työssä esitellään menetelmä arvioida nosturin asentoa ja havaita törmäyksiä kaupallisilla inertiaalimittausyksiköillä (IMUilla). Hydraulinosturi instrumentoitiin kuudella lämpötilakalibroidulla inertiaalimittausyksiköllä, ja niillä tallennettiin liikesarjoja. Suuntakosinimatriisiin pohjautuvalla Kalman-suodattimella arvioitiin IMUjen asentoja, joista laskettiin nosturin nivelkulmia alle asteen tarkkuudella, transienteista kiihtyvyyksistä huolimatta. Tarkkuus hydraulinosturissa kentällä on verrattavissa aikaisempiin tutkimustuloksiin testipenkissä. Iskuja havaittiin ja paikannettiin IMUjen kiihtyvyysmittausten ja niiden aikaerojen pohjalta. Alkuvaiheen tulokset viittaavat mahdolliseen yhden metrin tarkkuuteen. Tämä on laatuaan ensimmäinen tutkimustulos kaupallisilla inertiaalimittausyksiköillä, eikä aihetta sivuava mikrofonipohjainen iskunpaikannustutkimus sisällä arviota tarkkuudesta. fi
dc.format.extent 37+3
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Inertial Measurement Unit Based Instrumentation for Pose Estimation and Contact Detection in a Forestry Crane en
dc.title Inertiaalimittausyksikköpohjainen instrumentointi asennon estimointiin ja kontaktin havaitsemiseen metsätyönosturissa fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Sähkötekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword IMU en
dc.subject.keyword contact detection en
dc.subject.keyword pose estimation en
dc.subject.keyword forestry crane en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201705114675
dc.programme.major Control, Robotics and Autonomous Systems fi
dc.programme.mcode ELEC3025 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Visala, Arto
dc.programme AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013) fi
dc.ethesisid Aalto 9317
dc.location P1 fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account