新的共振器和電極，能放在手指上的大小。共振器幾乎是完全對(duì)稱的，由幾乎純玻璃制成。這使得它可以長(zhǎng)時(shí)間地振動(dòng)，就像葡萄酒杯的鈴聲一樣
密歇根大學(xué)(University of Michigan)開發(fā)的小型、廉價(jià)且高度精確的陀螺儀，可以幫助無(wú)人機(jī)和自動(dòng)駕駛汽車在沒(méi)有GPS信號(hào)的情況下保持在軌道上。
“我們的陀螺儀比一般手機(jī)上的陀螺儀精確一萬(wàn)倍，但卻只貴了十倍。這個(gè)陀螺儀比性能相似的大型陀螺儀便宜1000倍?！?/p>
哈利勒·納杰菲(Khalil Najafi)說(shuō)。他是密歇根大學(xué)斯倫貝謝工程學(xué)院的教授，同時(shí)也是電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院的教授。
大多數(shù)智能手機(jī)都裝有陀螺儀，可以檢測(cè)屏幕的方向，并幫助判斷我們面對(duì)的方向，但它們的準(zhǔn)確性很差。這就是為什么手機(jī)在導(dǎo)航時(shí)經(jīng)常錯(cuò)誤地指示用戶所面對(duì)的方向。
這對(duì)街上或方向盤后面的人來(lái)說(shuō)并不重要，但無(wú)人駕駛汽車一旦失去GPS信號(hào)，可能很快就會(huì)迷路。在它們的備用導(dǎo)航系統(tǒng)中，自動(dòng)駕駛汽車目前使用的高性能陀螺儀更大，也更貴。
“高性能陀螺儀是一個(gè)瓶頸，而且是已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間的瓶頸。這種陀螺儀可以通過(guò)在大多數(shù)自動(dòng)駕駛車輛中使用高精度和低成本的慣性導(dǎo)航來(lái)消除這一瓶頸?！?/p>
電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)助理研究員Jae Yoong Cho說(shuō)。
更好的備用導(dǎo)航設(shè)備也可以幫助士兵在GPS信號(hào)被干擾的地區(qū)找到路。或者在一個(gè)更普通的場(chǎng)景中，精確的室內(nèi)導(dǎo)航可以加快倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人的速度。
能夠在沒(méi)有持續(xù)的定向信號(hào)的情況下進(jìn)行導(dǎo)航的裝置稱為慣性測(cè)量單元。它由三個(gè)加速度計(jì)和三個(gè)陀螺儀組成，每個(gè)陀螺儀代表空間中的一個(gè)軸。但是，一個(gè)好的慣性測(cè)量單元（IMU）是非常昂貴的，以至于它已經(jīng)超出了可承受的范圍，即使是對(duì)像自動(dòng)駕駛汽車這樣昂貴的設(shè)備。
制造這個(gè)便宜的小型陀螺儀的關(guān)鍵是一個(gè)幾乎對(duì)稱的機(jī)械共振器。它看起來(lái)像一個(gè)用葡萄酒杯搭成的圓環(huán)狀蛋糕模具，一厘米寬。與葡萄酒杯一樣，當(dāng)玻璃被敲擊時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)鈴聲的持續(xù)時(shí)間取決于玻璃的質(zhì)量——但這并不是一個(gè)美學(xué)特征，這個(gè)鈴聲是陀螺儀功能的關(guān)鍵。整個(gè)裝置使用放置在玻璃共振器周圍的電極來(lái)推動(dòng)和拉動(dòng)玻璃，使其發(fā)出聲響并保持運(yùn)轉(zhuǎn)。
“基本上，玻璃共振器以某種模式振動(dòng)。如果你突然旋轉(zhuǎn)它，振動(dòng)模式就會(huì)想要保持原來(lái)的方向。因此，通過(guò)監(jiān)測(cè)振動(dòng)模式，可以直接測(cè)量轉(zhuǎn)速和角度，”
Sajal Singh說(shuō)，他是電氣和計(jì)算機(jī)工程專業(yè)的一名博士，參與了制造過(guò)程的開發(fā)。
振動(dòng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作通過(guò)玻璃顯示了陀螺儀在空間中旋轉(zhuǎn)的速度和幅度有多大。
打開新陀螺儀的真空包裝，露出里面的共振器。共振器幾乎是完全對(duì)稱的，由幾乎純玻璃制成。這使得它可以長(zhǎng)時(shí)間地振動(dòng)，就像葡萄酒杯的鈴聲一樣
為了使它們的共振器盡可能完美，納杰菲的團(tuán)隊(duì)從一種近乎完美的純玻璃開始，這種玻璃被稱為熔融石英，厚度約為四分之一毫米。他們用噴燈加熱玻璃，然后把它用磨具做成圓環(huán)狀——因?yàn)樗蚕褚粋€(gè)倒放的水盆，所以被稱為“水盆”共振器。
然后，他們?cè)诓Ａ鈿ど咸砑右粚咏饘偻繉樱⒃谄渲車胖秒姌O，用以啟動(dòng)和測(cè)量玻璃的振動(dòng)。整件東西都被包裹在一個(gè)真空的包裝里，大約有一枚郵票那么大，半厘米高，可以防止空氣對(duì)振動(dòng)的快速衰減。
這篇論文，“來(lái)自5.2M-Q和1 cm精密外殼積分(PSI)陀螺儀的0.00016度/√hr角隨機(jī)游走(ARW)和0.0014度/hr偏差不穩(wěn)定性(BI)”，計(jì)劃在3月25日(現(xiàn)在虛擬的)第7屆IEEE慣性傳感器與系統(tǒng)國(guó)際研討會(huì)上發(fā)表。
這項(xiàng)研究得到了美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）的支持。
Cho和Najafi是一家創(chuàng)業(yè)公司Enertia Microsystems公司的聯(lián)合創(chuàng)始人，該公司的技術(shù)是從U-M公司獲得許可的。
