#IMU

Baumaschinentechnik September 7, 2026

Bulldozer 101 – Verständnis der Raupentraktion und der Schildsteuerung

„Ein Bulldozer ist eine Maschine, die die Steuerung ihres Erdbewegungsschildes und ihrer Raupenketten durch Hydraulik und Antriebsstrang vereint. Dieser Artikel ordnet Bodendruck, Zugkraft, Schildstellung, GNSS/IMU-basierte IKT-Konstruktion, die Konstruktionsprinzipien der Komatsu-Serie D61/D65 und der Caterpillar-Serie D6 XE sowie die Forschung zur Elektrifizierung und zum autonomen Nivellieren – sowohl anhand von Gleichungen als auch aus praktischer Sicht.“

Fundamentals · 6 Min. Lesezeit Baumaschinentechnik September 7, 2026

Hydraulikbagger – Ausleger, Arm und Planetengetriebe mithilfe von Sensoren und Gleichungen verstehen

Ein Hydraulikbagger ist ein mobiler Roboter, der die Drehbewegung eines Dieselmotors auf Hydraulikpumpen, Zylinder und Untersetzungsgetriebe verteilt. Dieser Artikel beschreibt die Kinematik von Ausleger, Arm und Schaufel, die Schaufelkantenerkennung mittels IMU, die Planetengetriebe im Oberwagen und Fahrwerk, aktuelle IKT-/Elektrifizierungsbemühungen von Komatsu und Caterpillar sowie laufende Forschungen zum autonomen Ausheben von Baugruben.

Fundamentals · 9 Min. Lesezeit Robotik-Grundlagen September 7, 2026

VIO/LIO-Einführung – Kombination einer IMU mit einer Kamera oder einem LiDAR zur Selbstlokalisierung

„Eine Kamera oder ein LiDAR-Sensor allein stoßen in bestimmten Situationen an ihre Grenzen. Die Kombination eines dieser Sensoren mit einer IMU (Beschleunigungsmesser + Gyroskop) gleicht diese Schwäche aus – genau das leisten VIO (Visual-Inertial Odometry) und LIO (LiDAR-Inertial Odometry). Ausgehend von der Frage, warum eine IMU allein die Position nicht bestimmen kann, erläutert dieser Artikel die beiden Designphilosophien – filterbasiert und optimierungsbasiert – sowie die wegweisenden Algorithmen von ROVIO, OKVIS, VINS-Mono und OpenVINS bis hin zu LIO-SAM und FAST-LIO2.“

Fundamentals · 15 Min. Lesezeit Robotik-Grundlagen September 6, 2026

Einführung in die Sensorfusion – Erstellung eines globalen Modells aus vielen Sensoren

Eine Kamera erfasst präzise Informationen, ein LiDAR präzise Geometrie, eine IMU präzise Bewegung – und jede hat ihre eigenen Schwächen. Von der probabilistischen und optimierungsbasierten Mathematik, die diese Daten fusioniert (Kalman-Filter, Faktorgraphen), bis hin zu konkreten Kombinationen wie VIO (Kamera×IMU), LIO (LiDAR×IMU) und BEV-Fusion (Kamera×LiDAR) bietet dieser systematische Überblick, wie Sensorfusion mehrere Sensoren zu einem einzigen Weltmodell zusammenfügt.

Fundamentals · 15 Min. Lesezeit Baumaschinentechnik September 4, 2026

Baumaschinenautomatisierung und Fernsteuerung 101 – Von i-Construction bis zum autonomen Transport im Bergbau

Die Automatisierung von Baumaschinen hat sich schrittweise weiterentwickelt: Maschinenführung, die die Position der Schaufelkante mit GNSS und IMU misst; Fernsteuerung per Funk aus sicherer Entfernung in Gefahrenbereichen; und autonome Transportsysteme, die heute in Bergwerken und Steinbrüchen im Einsatz sind. Dieser Artikel stellt die i-Construction-Strategie des japanischen Ministeriums für Land, Infrastruktur, Verkehr und Tourismus (MLIT), die Geschichte des unbemannten Bauens seit dem Unzen-Fugendake und die aktuellen Erfolge von Komatsus FrontRunner AHS und Caterpillar Command dar.

Fundamentals · 8 Min. Lesezeit Bildverarbeitung September 3, 2026

VO/VIO-Einführung – Eine praktische Grundlage für die Bewegungsschätzung mit einer Kamera und einem IMU

Visuelle Odometrie (VO) und visuell-inertiale Odometrie (VIO) schätzen die relative Bewegung eines Roboters oder einer Kamera anhand einer Bildsequenz und inertialer Messungen. Dieser Artikel behandelt monokulare Skalenmehrdeutigkeiten, die IMU-Vorintegration, Initialisierung, Filterung versus Optimierung, Implementierungen wie VINS-Mono und OpenVINS, Bewertungsmetriken und Fehlerbedingungen – mathematisch erklärt und anhand von Diagrammen veranschaulicht.

Fundamentals · 16 Min. Lesezeit Robotik-Grundlagen September 3, 2026

Einführung in die Totwinkelnavigation – Integration von Rädern, IMU und GNSS zur Verfolgung der Roboterbewegung

Die Koppelnavigation ist die grundlegende Technik zur Aktualisierung der Position und des Pose eines Roboters durch die Integration von Radrotation, IMU-Messwerten und Geschwindigkeitssensoren. Dieser Artikel behandelt die Kinematik von Differenzialantrieben, die Fehlerakkumulation, die EKF-basierte Korrektur sowie Implementierungen in Transportrobotern für Innenräume und im autonomen Fahren und enthält Gleichungen und Diagramme.

Fundamentals · 5 Min. Lesezeit Sensoren und Hardware September 3, 2026

Funktionsweise von Magnetometern und die wichtigsten Produkte – Bosch, ST, Honeywell

Das Magnetometer, das die Richtung des Erdmagnetfelds misst, um den Kurs zu bestimmen, ist der einzige Sensor, der, solange er mit Strom versorgt wird, kontinuierlich eine absolute Richtungsreferenz liefert – vom elektronischen Kompass eines Smartphones über die Gierwinkelkorrektur einer Drohne bis hin zur Lageregelung eines CubeSat. Dieser Artikel erläutert die vier zugrundeliegenden physikalischen Prinzipien – den Hall-Effekt, AMR, GMR und Fluxgate-Effekt –, vergleicht die Spezifikationen realer Chips wie Bosch BMM150, STMicroelectronics LIS3MDL und Honeywell HMC5883L, behandelt den Hart-/Weicheisenfehler und dessen Kalibrierung, die AHRS-Sensorfusion mit einer IMU sowie die Geschichte der Technologie von der Erzprospektion über die U-Boot-Jagd im Zweiten Weltkrieg und die Mondforschung bis hin zur heutigen Lageregelung von CubeSats.

Fundamentals · 14 Min. Lesezeit Sensoren und Hardware August 10, 2026

Funktionsweise von IMUs und wichtige Produkte – Xsens, Bosch, Analog Devices

„Eine IMU kombiniert einen Beschleunigungsmesser mit einem Gyroskop, um die translatorische Beschleunigung und die Rotationsgeschwindigkeit eines Fahrzeugs direkt zu erfassen. Im Gegensatz zu Kameras oder LiDAR ist sie von nichts Externem abhängig – doch diese Unabhängigkeit hat einen unvermeidlichen Nachteil: Mit der Zeit akkumulieren sich Fehler (Drift). Wir erläutern das Prinzip des MEMS-Gyroskops, die Allan-Varianz-Rauschanalyse, die Leistungsskala von Consumer-Chips bis hin zu Navigationsmodulen und die Produktstrategie der MTi-Serie von Xsens.“

Fundamentals · 10 Min. Lesezeit