9軸センサーICM-42688 + MMC5983MA vs. ICM-20948

概要

ICM-20948はInvensense社の6軸IMUと、AKM社の3軸地磁気センサAK09916を組み合わせた9軸センサと知られている。ICM-20948の後継機種はICM-42688(ICM-42688-V、ICM-42688-P含む)で、但しICM-42688に3軸地磁気センサが実装されておらず、MEMSIC社のAMR方式3軸地磁気センサMMC5983MAを補足して、つまりICM-42688とMMC5983MAを組み合わせた9軸センサと、旧型機種ICM-20948の公開規格の比較を行ってみた。「未公表」とは、センサICメーカがデータ未公表ということを意味する。

測定レンジ

ItemICM-20948ICM-42688AK09916MMC5983
加速度±16g±16g--
角速度±2000dps±2000dps--
磁束密度--±4900µT
ホール方式
±800µT
AMR方式

※参考データ: 地磁気の強さは約50uTである。

分解能

ItemICM-20948ICM-42688AK09916MMC5983
加速度16-bits18-bits--
角速度16-bits19-bits--
磁束密度--16-bits18-bits

※ICM-42688、MMC5983MAの分解能・感度は優れるとされる。

ノイズレベル

ItemICM-20948ICM-42688AK09916MMC5983
加速度230µg/√Hz
@10Hz
70µg/√Hz
@10Hz
--
角速度15mdps/√Hz
@10Hz
2.8mdps/√Hz
@10Hz
--
磁束密度--8mG0.4-1.2mG
total RMS

※ICM-42688、MMC5983MAのノイズレベルは低減とされる。

MAX出力レート

ItemICM-20948ICM-42688AK09916MMC5983
加速度225Hz
FIFO
MAX
1000Hz
FIFO
MAX
--
角速度225Hz
FIFO
MAX
1000Hz
FIFO
MAX
--
磁束密度--70Hz
MAX
1000Hz
MAX

※ICM-42688、MMC5983MAのMAX出力レートは優れるとされる。

確度・精度

ItemICM-20948ICM-42688AK09916MMC5983
確度未公表YAW Error
<±1°
Dynamic
未公表未公表
精度未公表未公表未公表YAW
±0.5º
@BW=00
±1.0º
@BW=11

※ICM-42688の確度、MMC5983MAの精度は優れるとされる。

製品化について

以上公表データおよび、当社の実験データに基づいて、ICM-42688とMMC5983MAとのコンビネーションを製品化した。詳細スペックについては、以下関連記事をご参照ください。

参考資料

ICM-42688-V データシート
MMC5983MA データシート
ICM-20948 データシート

関連記事

9軸センサーICM-42688+MMC5983 6軸&9軸回転ベクトル&3軸オイラー角 MAX1000Hz同時出力 ROS/ROS2対応 USB接続

あとがき

今回開示したスペックデータは、センサメーカの開示資料からの摘要である。

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9軸センサーICM-42688+MMC5983 6軸&9軸回転ベクトル&3軸オイラー角 MAX1000Hz同時出力 ROS/ROS2対応 USB接続

はじめに

令和3年度発売の旧型機種のhayate_imu v2は多くの企業、学校法人のユーザー様にご利用いただいたことに、厚く御礼申し上げます。ありがとうございます。旧機種はv2.4までとリリースさせていただいておりますが、いまユーザー様のお手元にある旧バージョン製品のファームバージョンアップは、ユーザー様のもとで実施可能なので、詳細については、別途順次ご案内申し上げます。昨今の半導体ショックにより供給不足、価格高騰などの影響を受ける中、後継機種の開発を続けてきた結果、令和5年4月下旬より、9軸IMU/AHRS haya_imu v3.2の発売をお知らせさせていただきます。

製品紹介

Cortex-M4 (クロック周波数120MHz)、新型6軸IMUのICM-42688、高精度3軸AMR方式地磁気センサMMC5983MAの実装により、通常出力モード、デモストレーションモード、キャリブレーションモード(初期バイアス測定)、6軸フュージョン回転ベクトルクォータニオン、9軸フュージョン回転ベクトルクォータニオン、3軸オイラー角の同時出力は最大1000Hzまで可能となります。ROS/ROS2とも対応しており、ドライバーはGithubよりダウンロードして製品とセットでご利用いただけます。

主な仕様

・型番 haya_imu v3.x
・内蔵チップ Microchip Cortex-M4(120MHz)、ICM-42688-VまたはICM-42688-P、MMC5983MA実装
・外部接続 USB2.0+ Type-C、USB+5V給電
・最大出力レート
  - 6軸/9軸フュージョン回転ベクトル四元数 1000Hz
  - 3軸オイラー角  1000Hz
  - 3軸加速度(アクセル)データ  1000Hz
  - 3軸角速度(ジャイロ)データ  1000Hz
  - IMU内部温度データ      1000Hz
  - 3軸地磁気(コンパス)データ  500Hz

・測定レンジ
  - 加速度(アクセル)センサ  ±8g
  - 角速度(ジャイロ)センサ  ±2000dps
  - 地磁気(コンパス)センサ  ±800µT

・バイアス測定補正 初期バイアス測定、動作時即時測定、内蔵補正機能あり
・消費電力 150mW以下(環境温度21℃ 実測値)
・寸法 38.0mm × 39.0mm × 4.8mm(突起物含む)
・取付穴 M3x4、隣り合う穴の中心間距離32.0mm

主な特長

・サービスモード 通常出力モード、デモンストレーションモード、キャリブレーションモード
・結果出力 6軸フュージョン回転クォータニオン、9軸フュージョン回転クォータニオン、3軸オイラー角1KHzまで同時出力、結果出力レートに関わらずIMU/地磁気センサのデータサンプリング周波数、フュージョン周波数は常に1000Hz/500Hzに設定済み
・初期バイアス測定 使用環境変化あった際に利用可能なキャリブレーションモードで最短数分程度で初期バイアス測定完了、MCUフラッシュに自動的に保存して、動作時に読み込んで即時バイアス測定&補正あり
・地磁気センサ温度補償 地磁気センサは、計測時間1msにわたるセットリセット計測(温度補償機能)使用済み
・磁気外乱による干渉 受けにくいことが当社実験(磁束密度約2G)にて確認済み
・ROS/ROS2対応 本体にはROS/ROS2ライブラリを実装せず、対向装置にドライバーインストールにより実現

詳細情報

【製品名称】haya_imu v3.x
【開発会社】ROBOT翔(株式会社翔雲)
【発売時期】令和5年4月下旬頃
【商品情報】9軸センサー6軸&9軸回転ベクトル 3軸オイラー角 MAX1000Hz同時出力 ROS/ROS2対応 USB接続 | ROBOT翔

参考情報

エンコーダ付きDCモータPID制御の実験-haya_imu応用例

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9軸IMUセンサ 6軸/9軸フュージョン 低遅延 USB出力 補正済み ROS対応

V2.4 NEWフィーチャ

令和5年3月、hayate_imu v2.4リリース!
較正モードの追加により、ジャイロスコープ、加速度センサ、地磁気センサの初期バイアスは出荷時の測定のみならず、ユーザー様のもとでも測定することはできる。 ※ いまユーザー様のお手元にある旧バージョン製品のファームウェアのバージョンアップは、ユーザー様のもとで実施可能なので、詳細については、別途順次ご案内する。

はじめに

9軸IMU(型番hayate_imu)は、コロナ禍の中で開発した新商品、令和3年3月まで開発~製造、令和3年4月上旬の出荷と予定して、皆さんの学術研究にお役に立てるようと願って、どうぞご検討ご利用のほど宜しくお願い申し上げます。

製品紹介

9軸センサhayate imu、低消費電力プロセッサーCortexM0+、TDK MPU-9250後継機種である、1.71V低電圧で動作可能なICM-20948使用、6軸/9軸融合クォータニオン(四元数)はFPGA on chip(DMP3)から低遅延出力、別途ソフトでフュージョン必要なし、最大出力レート225Hz、同時に加速度(アクセル)3軸データ225Hz、角速度(ジャイロ)3軸データ225Hz、地磁気(コンパス)3軸データ70Hzまで出力可能、補正済み、ROS対応。ロボット、ドローンなど低遅延が必要とされる科学研究、電子機械の検証試作ヘの活用が期待される。

主な仕様

・ 型番 hayate_imu rev.C 6軸フュージョン or ver.B 9軸フュージョン切替可能
・ 内蔵チップ Cortex-M0+、TDK Invensense ICM-20948(9軸)実装 ※1
・ 外部接続 USB Type-Cコネクタ、USB +5V給電 ※2 ※3
・ 最大出力レート ※4
  - 6軸フュージョン or 9軸フュージョン回転ベクトル四元数 225Hz
  - 加速度(アクセル)3軸センサ  225Hz
  - 角速度(ジャイロ)3軸センサ  225Hz
  - 地磁気(コンパス)3軸センサ  70Hz

・ 測定レンジ
  - 加速度(アクセル)センサ  ±16g
  - 角速度(ジャイロ)センサ  ±2000dps
  - 地磁気(コンパス)センサ  ±4900µT

・ 消費電力 50mW以下(環境温度21℃の実測値)
・ 寸法 30mm × 31.4mm × 4.8mm(突起物含む)
・ 重量 4g以下
・ 取付穴 M3x4、隣り合う穴の中心間距離24.4mm

※1 内蔵Cortex-M0+とICM-20948間インターフェースはSPI(4Mbps)使用、加速度センサ(消耗)、角速度センサ(温度、ドリフト)、地磁気センサ(磁気変動)にダイナミック補正。
※2 USB対向装置OS環境 Ubuntu 16.04以降推奨。
※3 USB対向装置ROS環境 Kinetic以降推奨。
※4 最大出力レートはhayate imuの実力値、IMU対向装置(USB接続先)での実効値はその装置のリソース(CPUクロック周波数、メモリ容量・スピード)に関わる。

デモ情報

hayate_imu ROSパッケージ | Githubリポジトリ

9軸IMUセンサ ICM-20948内蔵 6軸/9軸シュージョン 出力レート225Hz 低遅延 USB出力 ROS対応 | YouTube

9dof_hayate_imu_youtube
9dof_hayate_imu_youtube

販売情報

【製品名称】hayate_imu rev.C 6軸フュージョン or ver.B 9軸フュージョン
【開発会社】ROBOT翔(株式会社翔雲)
【発売時期】令和3年4月上旬頃
【取扱店舗】9軸IMUセンサ 6軸/9軸フュージョン 低遅延 USB出力 補正済み ROS対応 | ROBOT翔

後継機種

9軸センサーICM-42688+MMC5983 6軸&9軸回転ベクトル&3軸オイラー角 MAX1000Hz同時出力 ROS/ROS2対応 USB接続

参考資料

Migrating from MPU-9250 to ICM-20948-InvenSense
http://wiki.ros.org/ja/9dof_hayate_imu

関連記事

参考情報

エンコーダ付きDCモータPID制御の実験-hayte_imu応用例
9軸IMUセンサ ICM-20948をロボットに組み込もう
オイラー角~ジンバルロック~クォータニオン
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