众所周知，运动被限制在半径约为0.5m的球体中，并且分辨率不必很高（5cm足够）。该设备实际上将包含在专为儿童设计的玩具中。

我尝试使用加速度计来实现该功能，但估计的位移每分钟漂移了数百米。

其他解决方案，可能涉及电场或磁场？重要的是，传感器的成本不要超过几美元。

编辑：该设备不应连接到任何机械部件上，并且其移动应在3d内（孩子可以自由移动玩具）。

评论

如果仅考虑重力和罗盘方向，是否可以通过考虑孩子手臂的可能方向（反向运动学）来改进加速度计估算值？
iPhone中使用的加速度计芯片大约为65美分...您应该能够获得比每分钟100米的误差更高的精度。另外，您是否关心方向或仅关注0.5m球体内的（x，y，z）坐标？
在我看来，您可以使用一些简单的红外传感器来解决您的问题。

#1 楼

在我看来，超声波换能器是最好的选择。但是，它们可能会花费您“几美元”。

您有两个选择：



设置两个/三个超声波Rx / Tx对一架飞机。快速连续地顺序触发它们，并以3D三角剖分您的对象。

这种方法的一个缺点是传感器的噪声非常大。

另一种选择是：


设置三个沿每个平面（X，Y和Z）放置一个超声波发射器，
在将要移动物体的活动区域的边界附近
。将超声波接收器放在物体内部，一个面向每个
方向。
预先计算一个查找表，该表跟踪超声波的飞行时间
分别沿每个方向。
在操作过程中，快速连续触发三个传感器，
连续获取X，Y和Z值。

此方法应减少噪音。

您将需要全向超声波发射器，例如：http：// www .metrolog.net / transdutores / piezofilm / ultra40k.php？lang = zh-CN

[我不确定其中三个要花多少钱，但在某个地方必须有一些更便宜的变体]。

评论

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如果批量订购这些传感器，则每片价格约为6美元。
$ \ endgroup $
–梅茨堡
2014年3月4日在16:24

#2 楼

我想这部分取决于音量。 Ultrasonics非常精确（根据信号处理和频率的不同，小至亚毫米），但除非您大量购买，否则每个转换器的价格为8-10美元。

评论

$ \ begingroup $
您可以推荐我使用特定设备吗？便宜比准确更重要。
$ \ endgroup $
– Michael Litvin
2014年3月2日在10:11
$ \ begingroup $
这通常是非常常见的40kHz压电。检查波束宽度以及什么不知道它是否适合您的应用程序。您可能需要TX和RX才能反弹并接收信号。 senscomp.com/pdfs/l-series-40lt10-40lr10.pdf
$ \ endgroup $
–AgentK
2014年5月5日在3:13


#3 楼

您是否尝试过使用光学鼠标？它们具有足够的精度（低至1/400英寸），并且与编码器相比，成本可以非常小

评论

$ \ begingroup $
那是行不通的，因为不能认为该设备可以放在桌子上。为了清楚起见，对问题进行了编辑。
$ \ endgroup $
– Michael Litvin
2014年3月2日上午10:07

#4 楼

加速计不会起到很大的作用（如您所注意到的），因为它们不是全局传感器。他们漂流了。为了解决这个问题，您需要某种方式来了解对象相对于另一个固定位置的位置。所以，这是我的问题：

系统的约束是什么？是否将要估计的物体拴在一起，使其不能移动到该范围之外？还是球体是真实的物体？

如果球体（甚至球体的边界）是已知的，固定的或以其他某种方式约束的，那么只要您能够检测到物体，就可能希望固定加速计的偏置实际上并没有移动（例如，通过感应边界）。

您可以考虑将传感器放置在球体本身中。一种实现方法是磁性（霍尔效应）传感器，然后使物体具有轻微的磁性。然后，无论哪一组霍尔效应传感器正在读取的最大磁场都可能在小物体附近。我已经成功地做到了这一点，通过将磁铁放置在车轮内部以及霍尔效应传感器安装在车轮槽中来跟踪车轮的旋转。简单且非常非常便宜。

如果没有物理范围，则可能必须将所有传感器放入设备中。那么问题实际上很难！如果为此找到便宜的解决方案，那么陆军，消防员，警察和所有其他形式的灾难救援人员将很想知道您是如何做到的。我知道的所有解决方案都需要极其昂贵的加速度计，以及GPS或摄像头系统。适用于廉价应用。

#5 楼

解决此问题的最常见方法之一是结构光（Kinect）。我不确定Playstation Move，但它使用类似的方法。

超声波将非常棘手，因为您要么需要在周围反弹信号，要么需要发射单元和接收单元，但是我敢肯定您可以使它工作。

#6 楼

由于不能选择加速度计，因此可以在玩具上放置红外发射器。可以在附近放置一条红外接收器。接收器之间必须间隔开，并带有遮光罩。本质上，您实际上正在做的是定义一个可以让孩子移动玩具的有限平面。例如，如果条带位于距离孩子约15英尺的孩子面前，则他可以沿x轴自由挥动玩具。条带的长度决定平面的宽度。您可以根据需要调整百叶窗的高度。激活接收器Ri时，将记录时间Ti（i = 0..n个接收器）。由于接收器之间的距离是固定的，因此可以使用记录的时间轻松计算其他变量。这种方法需要强大的微控制器编程能力。在没有加速度计的情况下，我很想听听其他选择。超声波传感器将不起作用，因为它们仅测量从a到b的距离。
祝你好运！