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微小的“巨人” 带你了解陀螺仪的世界

2018年11月05日 17:27:15来源:中国仪器网作者:小王点击:2529


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  【中国化工仪器网 行业动态】导读:近日,美国科学家研制出了截至目前全球最小的光学陀螺仪,这种陀螺仪大小和一粒米差不多。据了解,未来这种光学陀螺仪有望运用到无人机和航天器上。
 
  虽然《头号玩家》已经下映有一段时间了,但是相信喜欢玩游戏的读者对于电影中那种可以身临其境体验游戏世界的未来有所期待,甚至有一些读者觉得,VR发展的未来,应该就像电影中那样。
 
  事实上发展到现在,VR已经可以相对精准的模仿我们人体的一些基本动作,甚至可以做到用肢体动作远程操纵机器人行动。而这一切移不开一个神奇零件——陀螺仪。陀螺仪的种类有很多,其功能与原理也不尽相同,但大多数陀螺仪的目的都是为了保持平衡和监视物体的物理状态(移动、倾斜等等)。那么今天小编就来和大家介绍一下陀螺仪。
 
  远在天边近在眼前的陀螺仪原理
 
  随着iPhone将三轴陀螺仪技术推广到大众视野,我相信对于大多数电子产品爱好者来说,陀螺仪并不是什么陌生的名词。但是提及陀螺仪,不得不提陀螺仪的原理。
 
  关于陀螺仪原理,如果你去查阅资料,会得到一堆诸如“角动量守恒”、“力矩”、“惯量”等专有词汇,看起来十分复杂。其实对于一般人而言,要认识到陀螺仪的特点其实并不难。关于陀螺仪原理的资料中提到的那些专有名词,其实无外乎就是为了讲述一个物体高速旋转时,旋转轴会趋于稳定并且不易受到影响的道理。如果要用具体例子来说明,那就是随处可见的自行车。众所周知,当自行车处于静止的时候,他一定会往其中一侧倾倒,但是,当自行车处于行驶状态时,却可以保持两侧的平衡。而陀螺仪原理其实就是在这个基础上,根据立体空间特点加以完善的。可以说,看似“高大上”的陀螺仪,其原理其实随处可见。
 
  陀螺仪的主流发展方向之一——光学陀螺仪
 
  对于技术人员而言,机械陀螺仪的原理自然不难理解,但是随着技术的发展,科研人员开始思考新的陀螺仪研究思路,于是光学陀螺仪就出现了。
 
  光学陀螺仪的运行依据的是萨格纳克效应,用环形干涉器取代传统陀螺仪中的机械结构,位置和状态的识别也是通过监测“光敏感转动”来完成。从某种程度上来说,光学陀螺仪避免了机械陀螺仪动态结构的几乎所有弊端,做到了全固态、零摩擦、零噪音、寿命长等优点。也正是这些优点,让光学陀螺仪可以更好的集成到精密设备和可穿戴设备上,可以说,就目前的技术发展而言,光学陀螺仪是主流的技术方向。
 
  追求极致 小而精难能可贵
 
  如果不算导读提到的那款光学陀螺仪,目前市场上高性能光学陀螺仪还只能做到略大于高尔夫球的程度。当然这并非说光学陀螺仪不能做小,但做小理论上是要牺牲一定的性能。试想一下,如果想像《头号玩家》中那样做一些像后空翻、活动手指、在游戏里打电子游戏的精密操作,陀螺仪的过大或者精确度不够都是不行的。
 
  熟悉电脑历史的读者应该知道,过去的电脑和现在的比就如同矮人族的愚者遇到了精灵族的天才,对于电子科技来说,做小做精都是不易的事,但同时也是发展的必然方向。光学陀螺仪寻求小而精的背后,是其在车辆、无人机、可穿戴设备等领域美好的未来,但更多的是激励科研者在各自领域,向着极致努力前行。
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