用于移動電話的陀螺儀價格便宜但不準確?，F(xiàn)在，密歇根大學開發(fā)了一種小型、廉價、高精度的陀螺儀，可以幫助無人機和自動駕駛汽車在沒有GPS信號的情況下保持在正常軌道上。

密歇根大學的研究人員開發(fā)了一種高精度陀螺儀，可以幫助無人駕駛飛機和無人駕駛汽車在沒有GPS信號的情況下保持在正軌。（密歇根大學）

UM的斯倫貝謝工程學以及電氣工程和計算機科學教授Khalil Najafi說：“我們的陀螺儀比普通手機使用的陀螺儀精度高10000倍，但價格卻比普通陀螺儀便宜10倍。這種陀螺儀比性能類似的大型陀螺儀便宜1000倍?！?

大多數(shù)智能手機都包含陀螺儀，可以檢測屏幕的方向并幫助弄清楚我們所面對的方向，但是其準確性很差。這就是為什么手機在導航過程中經(jīng)常錯誤地指示用戶朝向哪個方向的原因。

對一個在街上或開車的人來說，這可能無關(guān)緊要，但是一輛無人駕駛汽車可能會因為失去GPS信號而很快迷路。目前，自動駕駛汽車在其備用導航系統(tǒng)內(nèi)部使用了更大且價格更高的高性能陀螺儀。

電氣工程和計算機科學的助理研究科學家Jae Yoong Cho說：“高性能陀螺儀是一個瓶頸，而且已經(jīng)存在很長一段時間了。這種陀螺儀可以通過在大多數(shù)自動駕駛汽車中使用高精度和低成本的慣性導航來消除這個瓶頸?！备玫膫溆脤Ш皆O(shè)備也可以幫助士兵在GPS信號被干擾的地區(qū)找到出路。或者在更普通的情況下，精確的室內(nèi)導航可以加快倉庫機器人的速度。

能夠在沒有一致定向信號的情況下進行導航的設(shè)備稱為慣性測量單元（IMU），它由三個加速度計和三個陀螺儀組成，空間中的每個軸一個。但是，如果要很好地了解使用現(xiàn)有IMU的方法是非常昂貴的，即使對于像自動駕駛汽車這樣昂貴的設(shè)備，它也超出了范圍。

制造這種價格合理的小型陀螺儀的關(guān)鍵是一個幾乎對稱的機械諧振器，它看起來像是一個用酒杯交叉的平底鍋，寬一厘米。和酒杯一樣，敲擊玻璃時產(chǎn)生的鈴聲持續(xù)時間取決于酒杯的質(zhì)量，但鈴聲不是陀螺儀的美學特征，而是對陀螺儀的功能至關(guān)重要。整個裝置使用放置在玻璃諧振器周圍的電極來推動和拉動玻璃，使其振鈴并保持運轉(zhuǎn)。振動運動穿過玻璃的方式揭示了陀螺儀在太空中旋轉(zhuǎn)的時間、速度和程度。

幫助開發(fā)制造工藝的電氣和計算機工程博士生Sajal Singh說：“基本上，玻璃諧振器會以一定的模式振動。如果你突然旋轉(zhuǎn)它，則振動模式將希望保持其原始方向。因此，通過監(jiān)視振動模式，可以直接測量旋轉(zhuǎn)速度和角度。”

為了使它們的諧振器盡可能地完美，Najafi的團隊首先從一塊近乎完美的純玻璃片（稱為熔融石英）開始，其厚度約為四分之一毫米。他們使用噴燈加熱玻璃，然后把它塑造成一個像堤壩一樣的形狀——被稱為“水盆”諧振器，因為它也像一個倒立的水盆。

然后，他們在外殼上添加金屬涂層，并在外殼周圍放置電極，以啟動和測量玻璃中的振動。整件東西都裝在一個真空包裝中，大約有一張郵票的腳印和半厘米高，這樣可以防止空氣迅速地抑制振動。