Xsens Mti：赋予机器人运动感知能力

特文特机器人（RoboTeam Twente）是一支来自恩斯赫德市特文特大学与萨克森应用科学大学的跨学科学生团队。多年来，该团队一直征战机器人足球世界杯小型组（RoboCup Small Size League，SSL）赛事，在这项赛事中，多组全自主小型机器人组队开展足球对抗。如今，该团队开启了迄今为止最具挑战性的项目：研制一台火星漫游车，前往波兰克拉科夫参加欧洲漫游车挑战赛（ERC）。在这两个项目中，Xsens传感器为机器人赋予运动感知：足球机器人搭载 MTi3 姿态航向参考系统（AHRS），火星漫游车则选用 Xsens Avior RTK GNSS/INS 系列传感器。

赋予机器人运动感知能力

特文特机器人战队的足球机器人在赛场上疾速冲刺、转向、完成传球跑位。要实现这些动作，每台机器人都必须实时掌握自身朝向与运动状态。人类依靠双眼、内耳与平衡感实现感知，而机器人则需要传感器。

为此，团队采用惯性测量单元（IMU），该器件可以测量线加速度、旋转角速度以及磁场。单独来看，这些测量信号并没有太大意义；但经过数据融合之后，这些数据就构成一套姿态航向参考系统（AHRS），能够实时输出机器人的横滚、俯仰与航向信息。该团队多年来一直在机器人上使用 Xsens 姿态航向参考传感器，新研制的漫游车也将继续采用该品牌产品。

小巧身躯，关键决策

该战队的小型组足球机器人结构紧凑、反应迅速且完全自主。机器人需要在数分之一秒内完成加速、制动、转向的决策，因此控制系统回路需要兼具高精度、低延迟的姿态数据。与此同时，所有零部件都必须满足赛事严苛的尺寸限制。

Xsens MTi3 姿态航向参考系统就是足球机器人的内部方位感知核心。它的基板尺寸约 12×12 毫米，可以轻松布设在排布密集的印刷电路板上，对于这种每平方毫米空间都弥足珍贵的竞赛场景而言，这点尤为重要。同样关键的是，MTi3 可在模块本地完成全部原始传感器数据的融合与运算处理，机器人主控单元便可专心处理决定比赛胜负的核心任务：精准行进、快速转向以及锁定目标。

迈向火星

依托研制紧凑型高精度机器人积累的经验，该团队如今正在研发一台用于科研的火星漫游车，项目复杂度大幅提升。足球机器人功能单一，而漫游车拥有多套自主子系统，漫游车本体、机械臂、钻探设备以及一架小型侦察无人机，每一部分都需要获知自身姿态与位置。

针对漫游车导航，团队计划选用Xsens Avior RTK GNSS/INS，或是Avior 双天线 RTK GNSS/INS两款产品中的一款。两款产品都在紧凑模块内部完成惯性数据与卫星定位数据融合，输出高精度、高可靠性的位置与姿态信息。MTi3具备 UART、SPI、I²C、CAN、CANFD 多种接口，同时支持 ROS 2。

Avior 模块尺寸为 36.8×40 毫米，相比 MTi3 更大，但漫游车拥有充足的安装空间。为获得优异性能，这点体积代价完全值得；丰富的接口选项也让它可以便捷集成到漫游车整体设计当中。

不止于行进：机械臂、钻探设备与侦察无人机也在使用传感器技术

除车体移动之外，漫游车还有多项任务同样离不开惯性传感技术。

机械臂：Xsens 惯性测量单元为机械臂运动学解算提供参考，保障采样作业、设备维护过程中末端执行器的位置控制精度。

钻探设备：惯性测量单元可让钻探设备在作业前完成调平与姿态稳定，保证每一个钻孔的开孔角度准确无误。

侦察无人机：Xsens Avior 姿态航向参考系统保障无人机在执行周边环境侦察时保持飞行姿态稳定。

展望未来

从掌中大小的足球机器人，到面向地外探测的漫游车，核心问题始终不变：我身处何地？我的朝向是哪个方向？ 特文特机器人携手 Xsens，向着可以真正完成移动漫游、样本采集、设备维护与环境侦察的漫游车不断迈进。