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[经验] 陀螺仪的作用

2020-9-3 07:29:47  181 传感器
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这陀螺仪和重力传感器有什么区别呢?区别很多,但最大的区别就是重力传感对于空间上的位移感受维较少,能做到6个方向的感应就已经很不错了,而陀螺仪则是全方位的。这很重要,毫不夸张的说,这两者不是一个级别上的产品。
file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml8588\wps4.png可能看到这里,大家还是会觉得有些迷惑,既然陀螺仪很厉害,那么它在手机上到底有什么用呢?我们不妨来看看。
第一大用途,导航。陀螺仪自被发明开始,就用于导航,先是德国人将其应用在V1、v2火箭上,因此,如果配合GPS,手机的导航能力将达到前所未有的水准。实际上,目前很多专业手持式GPS上也装了陀螺仪,如果手机上安装了相应的软件,其导航能力绝不亚于目前很多船舶、飞机上用的导航仪。
第二大用途,可以和手机上的摄像头配合使用,比如防抖,这会让手机的拍照摄像能力得到很大的提升。
第三大用途,各类游戏的传感器,比如飞行游戏,体育类游戏,甚至包括一些第一视角类射击游戏,陀螺仪完整监测游戏者手的位移,从而实现各种游戏操作效果。有关这点,想必用过任天堂WII的兄弟会有很深的感受。
第四大用途,可以用作输入设备,陀螺仪相当于一个立体的鼠标,这个功能和第三大用途中的游戏传感器很类似,甚至可以认为是一种类型。
第五大用途,也是未来最有前景和应用范围的用途。下面重点说说。那就是可以帮助手机实现很多增强现实的功能。增强现实是近期才冒出的概念,和虚拟现实一样,是计算机的一种应用。大意是可以通过手机或者电脑的处理能力,让人们对现实中的一些物体有跟深入的了解。如果大家不理解,举个例子,前面有一个大楼,用手机摄像头对准它,马上就可以在屏幕上得到这座大楼的相关参数,比如楼的高度,宽度,海拔,如果连接到数据库,甚至可以得到这座大厦的物主、建设时间、现在的用途、可容纳的人数等等。
这种增强现实技术可不是用来满足大家的好奇心,在实际生产上,其用途非常广泛,比如盖房子,用手机一照,就知道墙是否砌歪了?歪了多少?再比如,假如您是一位伊拉克抵抗美军的战士,平时只需要揣着一部此类手机,去基地那里转转,出来什么坦克,装甲车或者直升机,用手机对准拍下,马上就能判断出武器的型号,速度、运动方向。
●陀螺仪的两大动力特性
陀螺仪是一种既古老而又很有生命力的仪器,从第一台真正实用的陀螺仪器问世以来已有大半个世纪,直到现在,陀螺仪仍在吸引着人们对它进行研究,这是由于它本身具有的特性所决定的。陀螺仪最主要的基本特性是它的定轴性(inertia or rigidity)和进动性(precession),这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。人们从儿童玩的地陀螺中早就发现高速旋转的陀螺可以竖直不倒而保持与地面垂直,这就反映了陀螺的定轴性。研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支,它以物体的惯性为基础,研究旋转物体的动力学特性。
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定轴性(inertia or rigidity)。当陀螺转子以高速旋转时,在没有任何外力矩作用在陀螺仪上时,陀螺仪的自转轴在惯性空间中的指向保持稳定不变,即指向一个固定的方向;同时反抗任何改变转子轴向的力量。这种物理现象称为陀螺仪的定轴性或稳定性。其稳定性随以下的物理量而改变:转子的转动惯量愈大,稳定性愈好;转子角速度愈大,稳定性愈好。
进动性(precession)。当转子高速旋转时,若外力矩作用于外环轴,陀螺仪将绕内环轴转动;若外力矩作用于内环轴,陀螺仪将绕外环轴转动。其转动角速度方向与外力矩作用方向互相垂直,这种特性,叫做陀螺仪的进动性。进动角速度的方向取决于动量矩H的方向(与转子自转角速度矢量的方向一致)和外力矩M的方向,而且是自转角速度矢量以最短的路径追赶外力矩。

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