微小的“巨人” 帶你了解陀螺儀的世界

近日，美國(guó)科學(xué)家研制出了截至目前全球最小的光學(xué)陀螺儀，這種陀螺儀大小和一粒米差不多。據(jù)了解，未來(lái)這種光學(xué)陀螺儀有望運(yùn)用到無(wú)人機(jī)和航天器上。

雖然《頭號(hào)玩家》已經(jīng)下映有一段時(shí)間了，但是相信喜歡玩游戲的讀者對(duì)于電影中那種可以身臨其境體驗(yàn)游戲世界的未來(lái)有所期待，甚至有一些讀者覺(jué)得，VR發(fā)展的未來(lái)，應(yīng)該就像電影中那樣。

事實(shí)上發(fā)展到現(xiàn)在，VR已經(jīng)可以相對(duì)精準(zhǔn)的模仿我們?nèi)梭w的一些基本動(dòng)作，甚至可以做到用肢體動(dòng)作遠(yuǎn)程操縱機(jī)器人行動(dòng)。而這一切移不開(kāi)一個(gè)神奇零件——陀螺儀。陀螺儀的種類(lèi)有很多，其功能與原理也不盡相同，但大多數(shù)陀螺儀的目的都是為了保持平衡和監(jiān)視物體的物理狀態(tài)(移動(dòng)、傾斜等等)。那么今天小編就來(lái)和大家介紹一下陀螺儀。

遠(yuǎn)在天邊近在眼前的陀螺儀原理

隨著iPhone將三軸陀螺儀技術(shù)推廣到大眾視野，我相信對(duì)于大多數(shù)電子產(chǎn)品愛(ài)好者來(lái)說(shuō)，陀螺儀并不是什么陌生的名詞。但是提及陀螺儀，不得不提陀螺儀的原理。 

關(guān)于陀螺儀原理，如果你去查閱資料，會(huì)得到一堆諸如“角動(dòng)量守恒”、“力矩”、“慣量”等專(zhuān)有詞匯，看起來(lái)十分復(fù)雜。其實(shí)對(duì)于一般人而言，要認(rèn)識(shí)到陀螺儀的特點(diǎn)其實(shí)并不難。關(guān)于陀螺儀原理的資料中提到的那些專(zhuān)有名詞，其實(shí)無(wú)外乎就是為了講述一個(gè)物體高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)軸會(huì)趨于穩(wěn)定并且不易受到影響的道理。如果要用具體例子來(lái)說(shuō)明，那就是隨處可見(jiàn)的自行車(chē)。眾所周知，當(dāng)自行車(chē)處于靜止的時(shí)候，他一定會(huì)往其中一側(cè)傾倒，但是，當(dāng)自行車(chē)處于行駛狀態(tài)時(shí)，卻可以保持兩側(cè)的平衡。而陀螺儀原理其實(shí)就是在這個(gè)基礎(chǔ)上，根據(jù)立體空間特點(diǎn)加以完善的。可以說(shuō)，看似“高大上”的陀螺儀，其原理其實(shí)隨處可見(jiàn)。

陀螺儀的主流發(fā)展方向之一——光學(xué)陀螺儀

對(duì)于技術(shù)人員而言，機(jī)械陀螺儀的原理自然不難理解，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，科研人員開(kāi)始思考新的陀螺儀研究思路，于是光學(xué)陀螺儀就出現(xiàn)了。

光學(xué)陀螺儀的運(yùn)行依據(jù)的是薩格納克效應(yīng)，用環(huán)形干涉器取代傳統(tǒng)陀螺儀中的機(jī)械結(jié)構(gòu)，位置和狀態(tài)的識(shí)別也是通過(guò)監(jiān)測(cè)“光敏感轉(zhuǎn)動(dòng)”來(lái)完成。從某種程度上來(lái)說(shuō)，光學(xué)陀螺儀避免了機(jī)械陀螺儀動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)的幾乎所有弊端，做到了全固態(tài)、零摩擦、零噪音、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。也正是這些優(yōu)點(diǎn)，讓光學(xué)陀螺儀可以更好的集成到精密設(shè)備和可穿戴設(shè)備上，可以說(shuō)，就目前的技術(shù)發(fā)展而言，光學(xué)陀螺儀是主流的技術(shù)方向。

追求極致 小而精難能可貴

如果不算導(dǎo)讀提到的那款光學(xué)陀螺儀，目前市場(chǎng)上高性能光學(xué)陀螺儀還只能做到略大于高爾夫球的程度。當(dāng)然這并非說(shuō)光學(xué)陀螺儀不能做小，但做小理論上是要犧牲一定的性能。試想一下，如果想像《頭號(hào)玩家》中那樣做一些像后空翻、活動(dòng)手指、在游戲里打電子游戲的精密操作，陀螺儀的過(guò)大或者精確度不夠都是不行的。

熟悉電腦歷史的讀者應(yīng)該知道，過(guò)去的電腦和現(xiàn)在的比就如同矮人族的愚者遇到了精靈族的天才，對(duì)于電子科技來(lái)說(shuō)，做小做精都是不易的事，但同時(shí)也是發(fā)展的必然方向。光學(xué)陀螺儀尋求小而精的背后，是其在車(chē)輛、無(wú)人機(jī)、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域美好的未來(lái)，但更多的是激勵(lì)科研者在各自領(lǐng)域，向著極致努力前行。