![\"Unidad](\"https:\/\/www.technaid.com\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/Tri-axial-Inertial-Measurement-Unit-IMU-300x165.jpg\")
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Figure 1. Unidad de Medida Inercial (IMU) de tres ejes <\/p>\n\n
Un aceler\u00f3metro uniaxial consiste en una masa suspendida por un muelle en un recept\u00e1culo. La masa puede moverse en una direcci\u00f3n que es la direcci\u00f3n de medida del aceler\u00f3metro. El desplazamiento de esta masa es una medida de la diferencia de aceleraci\u00f3n y gravedad sobre la direcci\u00f3n de medida. Por tanto, un aceler\u00f3metro triaxial est\u00e1 formado por tres uniaxiales montados ortogonalmente para ofrecer informaci\u00f3n de aceleraci\u00f3n en el espacio 3D. <\/p>\n\n
Por otra parte, la velocidad angular de rotaci\u00f3n del cuerpo con respecto al sistema de referencia inercial puede ser medida con un dispositivo llamado gir\u00f3scopo. La construcci\u00f3n del gir\u00f3scopo puede estar basada en diferentes dise\u00f1os. Los gir\u00f3scopos MEMS (Micro-machined Electro Mechanical System) emplean el principio de la aceleraci\u00f3n de Coriolis basado en la vibraci\u00f3n de una masa para la detecci\u00f3n de una rotaci\u00f3n angular inercial. Si el recept\u00e1culo rota con una velocidad angular perpendicular al plano, la masa experimentar\u00e1 una fuerza de Coriolis en la direcci\u00f3n perpendicular a la velocidad angular. Por tanto, el desplazamiento causado por la fuerza de Coriolis es proporcional a la velocidad angular. Del mismo modo, por integraci\u00f3n de esta velocidad angular podemos obtener el \u00e1ngulo de rotaci\u00f3n del cuerpo sobre un eje. As\u00ed, utilizando tres gir\u00f3scopos uniaxiales perpendiculares entre s\u00ed, un gir\u00f3scopo triaxial permite medir la rotaci\u00f3n de un cuerpo en el espacio 3D. <\/p>\n\n
Adicionalmente, las IMUs actuales pueden incorporar un magnet\u00f3metro triaxial. El magnet\u00f3metro es un elemento sensible al campo magn\u00e9tico, que permite obtener informaci\u00f3n de la orientaci\u00f3n del cuerpo respecto al norte magn\u00e9tico terrestre, a modo de una br\u00fajula. Dado que la informaci\u00f3n de este elemento sensor es de tipo absoluto es por lo que suele emplearse para reducir los errores de medida de los aceler\u00f3metros y gir\u00f3scopos y aumentar as\u00ed la precisi\u00f3n de la estimaci\u00f3n de la orientaci\u00f3n. <\/p>\n\n
Las se\u00f1ales obtenidas del aceler\u00f3metro, el gir\u00f3scopo y el magnet\u00f3metro son fusionadas para obtener la orientaci\u00f3n de la IMU, representada por la Matriz de Cosenos Directores (DCM), tambi\u00e9n denominada matriz de rotaci\u00f3n. La DCM expresa la orientaci\u00f3n de la IMU con respecto a un sistema de coordenadas fijo en el cual la direcci\u00f3n del eje X apunta hacia el norte magn\u00e9tico, y la direcci\u00f3n del eje Z apunta en la misma direcci\u00f3n que la fuerza de gravitaci\u00f3n terrestre. El proceso por el cual se consigue estimar la orientaci\u00f3n de la IMU puede ser dividido en dos pasos principales. El primero consiste en la estimaci\u00f3n de la orientaci\u00f3n inicial a trav\u00e9s de las medidas del aceler\u00f3metro 3D (3D Acc) y el magnet\u00f3metro 3D (3D Mag). Este proceso es realizado una \u00fanica vez, cuando la IMU est\u00e1 inm\u00f3vil y antes de que se permita al usuario comenzar su movimiento. El proceso quedar\u00eda recogido de forma esquem\u00e1tica en las siguientes ecuaciones: <\/p>\n\n <\/p>\n\n El segundo paso consiste en la estimaci\u00f3n de la orientaci\u00f3n de la IMU o sensor inercial cuando comienza su movimiento. El gir\u00f3scopo 3D es el sensor involucrado en este proceso. A partir de la integraci\u00f3n de las se\u00f1ales de velocidad angular obtenidas del gir\u00f3scopo 3D (3D Gyro), es posible conocer el \u00e1ngulo de rotaci\u00f3n de cada eje de la IMU. La DCM <\/p>\n\n <\/p>\n\n Los dos pasos descritos se utilizan en un proceso de fusi\u00f3n sensorial para obtener la estimaci\u00f3n de la orientaci\u00f3n a partir de la informaci\u00f3n inercial. Este proceso es llevado a cabo por un Filtro de Kalman Extendido (EKF) que se ejecuta en la IMU. La siguiente figura muestra un diagrama de bloques del proceso seguido por la IMU: <\/p>\n\n <\/p>\n\n Figure 2. Esquema del proceso interno del Tech-IMU para obtener la orientaci\u00f3n 3D. <\/p>\n\n Las nuevas aplicaciones han demandado el desarrollo de sensores de bajo coste y altamente miniaturizados. Sin embargo, la reducci\u00f3n del tama\u00f1o trae consigo una serie de retos tecnol\u00f3gicos adicionales para alcanzar una precisi\u00f3n y resoluci\u00f3n adecuadas. En general, la miniaturizaci\u00f3n conlleva una reducci\u00f3n de la sensibilidad, un aumento del ruido y una mayor dependencia de la temperatura. Para disminuir estas limitaciones tecnol\u00f3gicas han surgido algoritmos de procesamiento que realizan una fusi\u00f3n sensorial empleando informaci\u00f3n redundante para aportar mayor robustez a la estimaci\u00f3n. Los avances en el conocimiento de esta tecnolog\u00eda y las estrategias para compensar sus limitaciones han incrementado de forma notable su precisi\u00f3n.New applications have required the development of low-cost and highly miniaturized sensors. However, size reduction has resulted in several additional technological challenges to achieve adequate accuracy and resolution. In general, miniaturization leads to reduced sensitivity, increased noise and greater temperature dependence. To reduce these technological limitations processing algorithms have been developed to perform a sensory fusion using redundant information for added robustness to the estimation. Advances in the knowledge of this technology and strategies to compensate its limitations have noticeably increased accuracy. <\/p>\n\n La miniaturizaci\u00f3n y disponibilidad actual de las IMUs hace posible disponer de sistemas est\u00e1ticos o ambulatorios de medida para ser colocados sobre distintas partes del cuerpo (cabeza, extremidades, tronco) y as\u00ed poder conocer su posici\u00f3n y movimiento en cualquier \u00e1mbito y fuera de las condiciones controladas de laboratorio. En la actualidad son empleados en numerosas aplicaciones, entre las que cabe destacar la monitorizaci\u00f3n de las actividades de la vida diaria o la investigaci\u00f3n del control motor de \u00f3rganos corporales con diversas patolog\u00edas y especialmente las interfaces. As\u00ed, esta tecnolog\u00eda permite extraer patrones cinem\u00e1ticos del movimiento humano con la ventaja de no necesitar la ejecuci\u00f3n de algoritmos complejos de reconstrucci\u00f3n del movimiento como en el caso de otras interfaces basadas en visi\u00f3n por computador, donde la obtenci\u00f3n de patrones cinem\u00e1ticos requiere el procesamiento de im\u00e1genes y el modelado tridimensional, requiriendo adem\u00e1s ciertas condiciones de iluminaci\u00f3n. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Los sensores inerciales, tambi\u00e9n llamados IMUs (Inertial Measurement Unit), son dispositivos electr\u00f3nicos de medida que permiten estimar la orientaci\u00f3n de un cuerpo, solidario a este, a partir de las fuerzas […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"parent":968,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"_et_pb_use_builder":"","_et_pb_old_content":"","_et_gb_content_width":"","footnotes":""},"page-category":[593,358],"class_list":["post-967","page","type-page","status-publish","hentry","page-category-article","page-category-tech-imu"],"acf":[],"yoast_head":"\n![\"Ecuaciones](\"https:\/\/www.technaid.com\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/IMU-Ecuations-300x186.png\")
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previa es actualizada a\u00f1adiendo la nueva rotaci\u00f3n calculada. El proceso se resume en las siguientes ecuaciones: <\/p>\n\n![\"\"](\"https:\/\/www.technaid.com\/wp-content\/uploads\/2025\/04\/IMU-Ecuations-02-300x23.png\")
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