O que são 9 graus de liberdade em robótica?

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Encontrei no SparkFun um módulo que detecta movimento em 9 graus de liberdade (DOF). Só conheço 6 DOF: translação nas direções X, Y, Z e rotação sobre os eixos X, Y e Z. Quais são os outros três?

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Estou ciente de que existem robôs com mais de 6 DOF, mas nesses segmentos cada um tem apenas 6 DOF no máximo. A mão humana (incluindo o pulso) tem 23 DOF.

sensor

— stevenvh
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por favor não use uma assinatura.

— Kortuk

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@ Stevenvh, eu estava apenas informando porque eu editei isso muitas vezes. Assinaturas não são permitidas, mas entendo que você deseja fazê-las.

— Kortuk

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@ Ralph, desculpe se você sente o contrário, SO teve uma discussão muito grande, se você tem uma pergunta com 4 respostas e todo mundo adiciona uma pequena assinatura, então você aumenta muito o comprimento da página. E o que a assinatura adiciona? Eu sou o aplicador das regras, desculpe se você não gosta deles. Cada postagem é assinada pelo usuário com seu nome e ID. No seu perfil, você pode postar informações relacionadas ao seu plano de fundo específico. Ao assinar, você está dobrando o espaço que ocupa por página. Eu adoraria discutir isso no chat se você ainda tiver preocupações.

— Kortuk

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@ Stevenvh, estou tentando ser educado, em geral, você notará que não removo alguém dizendo: "Espero que isso ajude". Não vale a pena. No entanto, a remoção de assinaturas não é uma questão que está em discussão, é uma regra difícil que existia antes de eu começar a moderar e que tinha uma grande quantidade de discussões antes de uma decisão ser tomada.

— Kortuk

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@stevenvh - Não é apenas o espaço ocupado, é a hora . Com 768 visualizações até agora, se todos tivessem que pensar por alguns segundos para entender o que a TIA significava, como eu fiz, isso significa meia hora de tempo perdido!

— Mark Booth

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Eu acho que os outros três com esse módulo são as saídas do magnetômetro.

— Toby Jaffey
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Sim, essa foi minha ideia também, mas eles não são DOF; você pode alterar a leitura do magnetômetro, a menos que se mova em pelo menos um dos outros DOF. A menos que seu campo magnético se mova em relação ao seu sistema de referência. Mas então eles não são DOF reais. Caso contrário, você pode adicionar um sensor de luz e chamá-lo de 10º DOF. Não é. Você pode chamá-lo de parâmetro.

— stevenvh

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O sensor Sparkfun possui um "falso" extra de três graus de liberdade com o magnetômetro. Se você estivesse usando a entrada da IMU em um filtro Kalman ou em uma representação no espaço de estado, teria 9 fontes de dados, mas apenas 6 possíveis direções mecânicas de movimento. As fontes de dados adicionais podem fornecer uma idéia mais precisa de como você se mudou.

— Mjcarroll

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@mjc: Especificamente, o erro integral de longo prazo do sensor magnético (bússola) é efetivamente nulo, o que pode ser usado para eliminar esse erro do giroscópio.

— Nick T

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Como uma observação adicional, você pode achar que realmente medir mais graus de liberdade pode ser um prejuízo em alguns aplicativos de controle. Isto é especialmente verdade com sensores mais baratos e ambientes com muito ruído. Se você precisar controlar apenas um grau de liberdade, o ruído adicional das outras 5-8 medições poderá dificultar o controle.

— Mjcarroll

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Enquanto leio a descrição, acho que eles adicionaram os sinais medidos: 3 giroscópios (orientação) + 3 acelerômetros + 3 sensores de campo magnético = 9. Não faz sentido para mim, os giroscópios e sensores de campo magnético medem essencialmente a mesma coisa ( orientação), embora eu ache que os giroscópios são mais úteis para pequenas mudanças, e os sensores de campo magnético são melhores para estabilidade a longo prazo, então eles se complementam.

Mas somar tudo até 9 é falar de vendas no meu livro. Eles também podem adicionar um sensor de temperatura e chamá-lo de uma placa de 10 DOF.

— Wouter van Ooijen
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Adicione também um cronômetro para chamar de placa de 11 DOF.

— Efreeto 23/05/19

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É estranho incluir sensores magnéticos como graus de liberdade; essas são variáveis dependentes, enquanto que, se eu tenho 9 dof (graus de liberdade), tenho 9 servos que posso controlar, com ortogonalidade. Espero uma base linear em comum; se alguém disser que a sucção é contada, eu teria que chamar isso de falso, embora ele pudesse ocupar facilmente o mesmo hardware do circuito de controle.

Qualquer coisa além disso apenas define esses servos; seja rotativo, angular, extensão, pressão de garra, limitadamente grosseira ou não, etc. apenas esclareça o que foi construído nos 9 eixos disponíveis. Não há razão para esperar x, y, z e a primeira e a segunda derivadas deles; ou simplesmente as primeiras derivadas e o ângulo rho / theta / phi, teriam qualquer cardinalidade sem os dados descritivos necessários para formar o hermetiano dessas variáveis.

— Thrangalucchian
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Você pode obter 9 Dof se considerar as velocidades angulares separadas da orientação instantânea. 6 O DOF fornece apenas uma posição e orientação estáticas absolutas. Há um 3 DoF extra para a aceleração e um DoF para velocidades angulares. Na verdade, são doze, mas não temos uma posição absoluta (ou relativa), então perdemos 3 dof.

— Salix alba
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