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MARZO 2026 AUTOMAZIONE OGGI 468 | 83 Robotica Cosa misura una IMU e perché è importante Una IMU integra sensori Mems (sistema micro- elettromeccanico) per misurare l’accelerazione e la velocità angolare in tre dimensioni. Un accelerometro triassiale misura il movimento lungo gli assi x, y e z rispetto alla gravità ter- restre, rilevando sia le forze statiche, come l’inclinazione, sia le forze dinamiche, come zionale che ne derivano sono convertite in segnali elettrici. Il vantaggio delle IMU ba- sate su Mems è la combinazione di piccole dimensioni, basso consumo energetico ed elevata velocità di misurazione, che le rende pratiche per l’integrazione in piattaforme mobili. Alcune IMU includono anche sensori aggiuntivi che ne ampliano le capacità: un magnetometro ad alte prestazioni fornisce misurazioni del campo magnetico, che aiu- tano nella stima dell’orientamento in am- bienti difficili, anche se i magnetometri sono più comuni nelle IMU tradizionali; un sensore di temperatura integrato offre la compensa- zione termica dei dati dell’accelerometro e del giroscopio; infine, può essere incluso un barometro per misurare la pressione atmo- sferica e stimare l’altitudine. Oltre all’array di sensori, le IMU avanzate integrano anche ca- tene di segnali di acquisizione dati estese per la conversione analogico/digitale, il filtraggio preliminare della risposta impulsiva finita, e la calibrazione in fabbrica per correggere le distorsioni del sensore e il disallineamento degli assi (si veda Fig.3). Questi dispositivi spesso consentono la rotazione (d θ ) dal quadro delle coordinate interne dell’IMU per farle coincidere con il quadro del robot prima dell’output, riducendo il carico com- putazionale sul processore principale. Come le IMU rafforzano la localizzazione quando gli altri sensori esitano Alcune caratteristiche dei diversi ambienti fi- sici possono influire sull’efficacia delle singole modalità sensoriali. Per mitigare le limitazioni dei diversi sistemi sensoriali, un tipico AMR si affida a una serie di sensori che possono in- cludere sensori di visione, sistemi ToF (tempo di volo), Lidar, radar, encoder delle ruote e una IMU (si veda Fig.4). In un corridoio con poche caratteristiche, per esempio (si veda Fig.5), un lungo tratto di pareti può mancare degli elementi distintivi necessari agli algo- ritmi di localizzazione e mappatura simulta- nee (Slam), per abbinare i fotogrammi a una mappa memorizzata. Senza indicazioni visive uniche, la stima della posizione del robot può rapidamente perdere di accuratezza, facendo perdere la posizione all’AMR. In questa situa- zione, le informazioni di direzione e orienta- mento fornite da una IMU possono sostenere la navigazione del robot, nonostante la per- dita dell’odometria visiva. Figura 3 Diagramma a blocchi funzionali di una IMU avanzata, che mostra una catena di segnali del sensore che fornisce rilevamento, calibrazione, compensazione e filtraggio integrati in un unico dispositivo compatto Figura 1 Un accelerometro triassiale misura l’accelerazione lungo gli assi x, y e z, fornendo dati dinamici sul moto e un riferimento statico sulla gravità Figura 2 Un giroscopio triassiale misura la velocità angolare su ciascun asse, consentendo di tracciare con precisione i cambi di orientamento Immagini per gentile concessione di Analog Devices Figura 5 In un lungo corridoio, privo di elementi distintivi, l’odometria visiva del robot può venir meno rapidamente, facendo perdere la posizione all’AMR se mancano le informazioni sulla direzione e sull’orientamento fornite da una IMU Figura 4 Lo stack di sensori di un AMR combina tipicamente sensori di visione, una IMU ed encoder delle ruote, per fornire informazioni complementari per la localizzazione l’accelerazione durante il moto (si veda Fig.1). Un giroscopio triassiale misura la velocità an- golare (ωx, ωy, ωz) su ciascun asse (si veda Fig.2), consentendo al robot di seguire i cambi di orientamento. Al cuore di accelero- metri e giroscopi nelle moderne IMU vi sono strutture Mems che si piegano o vibrano se sottoposte ad accelerazione o rotazione; le variazioni di capacità o frequenza vibra-