智能手機(jī)中的應(yīng)用:在智能手機(jī)中,陀螺儀主要用于檢測(cè)手機(jī)的姿態(tài),實(shí)現(xiàn)體感游戲、拍照防抖、更好的導(dǎo)航定位等功能。例如,在玩體感游戲時(shí),陀螺儀能夠感知用戶的動(dòng)作,使游戲體驗(yàn)更加真實(shí);在拍照時(shí),通過(guò)檢測(cè)手的抖動(dòng),幫助實(shí)現(xiàn)圖像穩(wěn)定。游戲手柄中的應(yīng)用:在游戲手柄中,陀螺儀與加速計(jì)結(jié)合使用,能夠更準(zhǔn)確地檢測(cè)和跟蹤玩家的動(dòng)作,提供更真實(shí)、更直觀的游戲體驗(yàn)。通過(guò)檢測(cè)玩家的手部移動(dòng)和姿態(tài),直接將玩家的動(dòng)作轉(zhuǎn)化為游戲中的動(dòng)作,增加游戲的趣味性和沉浸感。陀螺儀的工作原理基于角動(dòng)量守恒定律,通過(guò)測(cè)量旋轉(zhuǎn)部件的慣性變化來(lái)計(jì)算物體的角度和方向。甘肅航姿儀市價(jià)
下面,我們以單自由度陀螺儀為例,來(lái)解析角速度測(cè)量的原理。單自由度陀螺儀的簡(jiǎn)化模型如下圖所示,其中x、y、z分別表示陀螺儀的三個(gè)軸。假設(shè)基座被固定在汽車上,y軸即為汽車的前進(jìn)方向。當(dāng)汽車?yán)@y軸或z軸旋轉(zhuǎn)時(shí),內(nèi)環(huán)起到了隔離運(yùn)動(dòng)的作用,陀螺轉(zhuǎn)軸并不會(huì)隨汽車轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。但當(dāng)汽車?yán)@x軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),內(nèi)環(huán)上會(huì)產(chǎn)生一對(duì)力F,形成沿x軸方向的力矩mx。由于陀螺儀在x軸方向沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,力矩mx將使陀螺主軸繞內(nèi)環(huán)y軸進(jìn)動(dòng)。因此,通過(guò)測(cè)量y軸的角速度,我們可以間接測(cè)量到汽車在x軸的角速度。具體的建模和求解過(guò)程需要基于動(dòng)量矩定理,這里不再詳細(xì)展開(kāi)。甘肅航姿儀市價(jià)機(jī)械式陀螺儀的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造成本低,但精度相對(duì)較低,適用于中低精度場(chǎng)合。
陀螺儀在照相/攝相領(lǐng)域的應(yīng)用,當(dāng)我們拍視頻或拍照時(shí),有沒(méi)有相過(guò),通過(guò)一種裝置,保證你的“相機(jī)”固定在同一位置,無(wú)論你的手怎么歪斜,身體怎么抖,他都能保持手機(jī)的相對(duì)穩(wěn)定。穩(wěn)拍器的整體大致框架如下圖所示,其中橘黃色部分就是加速度和陀螺儀傳感器工作部分。它將“攝像設(shè)備”的姿態(tài)反饋給中心MCU處理單元,中間MCU單元根據(jù)檢測(cè)到的“攝像設(shè)備”的姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)情況,去控制電機(jī)做相應(yīng)的動(dòng)作,電機(jī)動(dòng)作使“攝像設(shè)備”保持穩(wěn)雷打不動(dòng)的狀態(tài),這樣拍出來(lái)的照片才更清楚,錄制的錄像才更穩(wěn)定。
陀螺儀是什么?陀螺儀器較早是用于航海導(dǎo)航,但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,它在航空和航天事業(yè)中也得到普遍的應(yīng)用。陀螺儀器不只可以作為指示儀表,而更重要的是它可以作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件,即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要,陀螺儀器能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào),以便駕駛員或用自動(dòng)導(dǎo)航儀來(lái)控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行體按一定的航線飛行,而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中,則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。陀螺儀的發(fā)展推動(dòng)了慣性導(dǎo)航和航空航天技術(shù)的進(jìn)步,提高了導(dǎo)航精度和安全性。
靜電陀螺儀又稱電浮陀螺。在金屬球形空心轉(zhuǎn)子的周圍裝有均勻分布的高壓電極,對(duì)轉(zhuǎn)子形成靜電場(chǎng),用靜電力支承高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。這種方式屬于球形支承,轉(zhuǎn)子不只能繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),同時(shí)也能繞垂直于自轉(zhuǎn)軸的任何方向轉(zhuǎn)動(dòng),故屬自由轉(zhuǎn)子陀螺儀類型。靜電場(chǎng)只有吸力,轉(zhuǎn)子離電極越近吸力就越大,這就使轉(zhuǎn)子處于不穩(wěn)定狀態(tài)。用一套支承電路改變轉(zhuǎn)子所受的力,可使轉(zhuǎn)子保持在中心位置。靜電陀螺儀采用非接觸支承,不存在摩擦,所以精度很高,漂移率低達(dá)10~10度/時(shí)。它不能承受較大的沖擊和振動(dòng)。它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜,成本較高。陀螺儀在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用范圍普遍,如飛行器姿態(tài)控制、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等。甘肅航姿儀市價(jià)
未來(lái),陀螺儀將進(jìn)一步融合人工智能技術(shù),實(shí)現(xiàn)更智能、更高效的數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用。甘肅航姿儀市價(jià)
現(xiàn)在智能手機(jī)上采用的陀螺儀是MEMS(微機(jī)電)陀螺儀,手機(jī)中陀螺儀的運(yùn)用首先用在游戲的控制上,相比傳統(tǒng)重力感應(yīng)器只能感應(yīng)左右兩個(gè)維度的(多軸的重力感應(yīng)是可以檢測(cè)到物體豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng),但角度難判斷)變化,陀螺儀通過(guò)對(duì)偏轉(zhuǎn)、傾斜等動(dòng)作角速度的測(cè)量,可以實(shí)現(xiàn)用手控制游戲主角的視野和方向??梢詭椭謾C(jī)攝像頭防抖。在我們按下快門時(shí),陀螺儀測(cè)量出手機(jī)翻轉(zhuǎn)的角度,將手抖產(chǎn)生的偏差反饋給圖像處理器,用計(jì)算出的結(jié)果控制補(bǔ)償鏡片組,對(duì)鏡頭的抖動(dòng)方向以及位移作出補(bǔ)償,實(shí)現(xiàn)更清晰的拍照效果。甘肅航姿儀市價(jià)