密歇根大學(xué)開(kāi)發(fā)的一種小型，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)的情況下保持在正常軌道上。

UM的斯倫貝謝工程學(xué)教授，電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授KhalilNajafi說(shuō)?！?ldquo;我們的陀螺儀比普通手機(jī)使用的陀螺儀精度高10,000倍，但價(jià)格卻僅貴10倍。這種陀螺儀的價(jià)格比性能相似的大型陀螺儀便宜1000倍，”　　

大多數(shù)智能手機(jī)都包含陀螺儀，可以檢測(cè)屏幕的方向并幫助弄清楚我們所面對(duì)的方向，但是其準(zhǔn)確性很差。這就是為什么手機(jī)在導(dǎo)航過(guò)程中經(jīng)常錯(cuò)誤地指示用戶朝向哪個(gè)方向的原因。

對(duì)于街道上或方向盤后的人來(lái)說(shuō)，這無(wú)關(guān)緊要，但是無(wú)人駕駛汽車可能會(huì)由于GPS信號(hào)丟失而迅速丟失。目前，自動(dòng)駕駛汽車在其備用導(dǎo)航系統(tǒng)內(nèi)部使用了更大且價(jià)格更高的高性能陀螺儀。

電機(jī)工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)助理研究員JaeYoongCho說(shuō)： 高性能陀螺儀是一個(gè)瓶頸，而且已經(jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間。通過(guò)在大多數(shù)自動(dòng)駕駛汽車中使用高精度和低成本的慣性導(dǎo)航，該陀螺儀可以消除這一瓶頸。”　　

更好的備用導(dǎo)航設(shè)備還可以幫助士兵在GPS信號(hào)受阻的區(qū)域找到自己的出路?；蛘咴诟胀ǖ那闆r下，準(zhǔn)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)有一致的定向信號(hào)的情況下進(jìn)行導(dǎo)航的設(shè)備稱為慣性測(cè)量單元。它由三個(gè)加速度計(jì)和三個(gè)陀螺儀組成，空間中的每個(gè)軸一個(gè)。但是，如果要很好地了解使用現(xiàn)有IMU的方式是非常昂貴的，即使對(duì)于像自動(dòng)駕駛汽車這樣昂貴的設(shè)備，它也超出了范圍。

制造這種價(jià)格合理的小型陀螺儀的關(guān)鍵是幾乎對(duì)稱的機(jī)械諧振器。看起來(lái)像是邦特鍋，上面有酒杯，寬一厘米。與酒杯一樣，敲打玻璃時(shí)產(chǎn)生的鈴聲的持續(xù)時(shí)間取決于玻璃的質(zhì)量，但鈴聲不是陀螺儀的美學(xué)特征，而是對(duì)陀螺儀功能至關(guān)重要。完整的設(shè)備使用放置在玻璃諧振器周圍的電極來(lái)推動(dòng)和拉動(dòng)玻璃，使其振鈴并保持運(yùn)轉(zhuǎn)。

“基本上，玻璃諧振器以某種模式振動(dòng)。如果您突然旋轉(zhuǎn)它，則振動(dòng)模式希望保持其原始方向。因此，通過(guò)監(jiān)控振動(dòng)模式，可以直接測(cè)量轉(zhuǎn)速和角度，”

電氣和計(jì)算機(jī)工程博士學(xué)位的學(xué)生SajalSingh說(shuō)，他幫助開(kāi)發(fā)了制造過(guò)程。

振動(dòng)運(yùn)動(dòng)通過(guò)玻璃的方式揭示了陀螺儀在空間中旋轉(zhuǎn)的時(shí)間，速度和旋轉(zhuǎn)速度。

打開(kāi)真空包裝的新型陀螺儀，露出了內(nèi)部的諧振器。諧振器幾乎是完全對(duì)稱的，由近乎純凈的玻璃制成。這使其能夠長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)，類似于酒杯的振鈴

為了使它們的諧振器盡可能地完美，納杰菲的團(tuán)隊(duì)首先從一塊近乎完美的純玻璃（稱為熔融石英）開(kāi)始，厚度約為四分之一毫米。他們使用噴燈加熱玻璃，然后將其模制成類似邦特的形狀-被稱為“鳥盆”諧振器，因?yàn)樗差愃朴诘怪玫镍B盆。

然后，他們?cè)谕鈿ど咸砑咏饘偻繉?，并在外殼周圍放置電極，以啟動(dòng)和測(cè)量玻璃中的振動(dòng)。整件東西都裝在一個(gè)真空包裝中，大約占郵票的足跡，高度為半厘米，可防止空氣迅速衰減振動(dòng)。

該論文“來(lái)自5.2MQ和1厘米精密殼積分（PSI）陀螺儀的0.00016度/√hr角度隨機(jī)游走（ARW）和0.0014度/hr偏置不穩(wěn)定性（BI）”計(jì)劃在（3月25日，第7屆IEEE國(guó)際慣性傳感器與系統(tǒng)研討會(huì)。

該研究得到了國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局的支持。

Cho和Najafi是基于UM許可的技術(shù)的初創(chuàng)公司EnertiaMicrosystems的聯(lián)合創(chuàng)始人。