Создан маленький, точный и доступный гироскоп для навигации без GPS

Небольшой, недорогой и высокоточный гироскоп, разработанный в Мичиганском университете, может помочь беспилотникам и автономным автомобилям оставаться на трассе в случае отсутствия сигнала GPS.

“Наш гироскоп в 10 000 раз точнее, но только в 10 раз дороже, чем гироскопы, используемые в ваших обычных мобильных телефонах. Этот гироскоп в 1000 раз дешевле, чем гораздо большие гироскопы с аналогичной производительностью”, – сказал Халил Наджафи, профессор инженерного искусства компании Schlumberger, профессор электротехники и компьютерных наук.

Большинство смартфонов содержат гироскопы для определения ориентации экрана и определения того, куда мы перемещаемся, но их точность низкая. Именно по этой причине телефоны часто неправильно указывают, в каком направлении смотрит пользователь во время навигации.

Это не имеет большого значения для человека на улице или за рулем, но автомобиль без водителя может быстро заблудиться после потери сигнала GPS. В своих резервных навигационных системах автономные транспортные средства в настоящее время используют высокопроизводительные гироскопы, которые больше по размеру и намного дороже.

“Высокопроизводительные гироскопы являются узкоспециализированным устройством, и они используются в течение долгого времени. Наш гироскоп может расширить возможности навигации, позволяя использовать высокоточную и недорогую навигацию в большинстве автономных транспортных средств”, – сказала Чже Йонг Чо, ассистент-исследователь в области электротехники и информатики.

Лучшее резервное навигационное оборудование может также помочь солдатам найти дорогу в местах, где были заблокированы сигналы GPS. Или в более упрощенной ситуации – точная навигация внутри помещений может ускорить работу складских роботов.

Устройство, обеспечивающее навигацию без согласованного ориентирующего сигнала, называется инерциальной единицей измерения. Он состоит из трех акселерометров и трех гироскопов, по одному на каждую ось в пространстве. Но получить хорошее представление о том, по какому пути вы идете с существующими IMU, настолько сложно, что оно выходит за пределы допустимого диапазона даже для такого дорогого оборудования, как автономные транспортные средства.

Ключом к созданию доступного небольшого гироскопа является почти симметричный механический резонатор. Это похоже на кольцеобразную емкость, скрещенную с бокалом, шириной в один сантиметр. Как и в бокалах, длительность звона при ударе по стеклу зависит от качества стекла, но вместо того, чтобы быть дизайнерской особенностью, кольцо имеет решающее значение для функционирования такого гироскопа. Полное устройство использует электроды, расположенные вокруг стеклянного резонатора, чтобы толкать и натягивать стекло, заставляя его вращаться и поддерживать его движение.

“По сути, стеклянный резонатор вибрирует по определенной схеме. Если вы внезапно повернете его, вибрирующая схема захочет остаться в своей первоначальной ориентации. Таким образом, отслеживая схему вибрации, можно напрямую измерять частоту вращения и угол поворота”, – сказал Саджал Сингх, специалист в области электрической и вычислительной техники, который помог развить производственный процесс устройства.

То, как вибрирующее движение движется сквозь стекло, показывает, когда, как быстро и насколько гироскоп вращается в пространстве.

Чтобы сделать их резонаторы настолько совершенными, насколько это возможно, команда Наджафи начинает с чистого листа, а если быть точным – с чистого стекла, известного как плавленый кварц, толщиной около четверти миллиметра. Они используют паяльную лампу, чтобы нагреть стекло, а затем формируют его в форме, похожей на кольцеобразную емкость Бундта, известной, как резонатор “птичьего купола”, так как он также напоминает перевернутое птичье гнездо.

Затем они добавляют металлическое покрытие к оболочке и размещают вокруг нее электроды, которые инициируют и измеряют вибрации в стекле. Все это заключено в вакуумную упаковку размером с почтовую марку и высотой полсантиметра, которая не позволяет воздуху быстро гасить вибрации.

Документ, в котором изложена вся спецификация нового изобретения, планируется представить на теперь уже виртуальной, 7-й международный выставке IEEE по инерционным датчикам и системам в среду, 25 марта.

-=GadzzillA=-

Компьютерный системный администратор, веб-огородник, IT-шник, специалист по строительным материалам, создатель и администратор проекта "Лаборатория Рабочих Столов"

Вас также может заинтересовать...

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *

 

Цей сайт використовує Akismet для зменшення спаму. Дізнайтеся, як обробляються ваші дані коментарів.