Maličký gyroskop za 50 dolarů změří otáčení 10 000× přesněji než váš mobil. Mohl by sloužit v automobilech

Maličký gyroskop za 50 dolarů změří otáčení 10 000× přesněji než váš mobil. Mohl by sloužit v automobilech

Kombinované akcelerometry, gyroskopy a magnetometry/kompasy ve všech osách tvoří kompletní IMU – inerciální měřící jednotku, která je nedílnou součástí nejrůznějších robotů a autopilotů, protože lze taková data využít k odhadu celkového pohybu i bez znalosti GPS.

Gyroskop s magnetometrem změří otočení, akcelerometr zase zrychlení, a když tato data složíte dohromady a budete znát další údaje (otáčky kol), dokážete odhadnout orientaci v prostoru vůči úvodní poloze i bez znalosti GPS.

Problém spočívá v tom, že drobné IMU velikosti integrovaného obvodu, které najdete třeba ve svém mobilním telefonu, nejsou příliš přesné. Sice stačí na zjištění natočení mobilu všemi směry, ale už se nehodí pro použití třeba v chytrém automobilu.

Kdyby se takový vůz pohyboval po rovné silnici rychlostí 50 km/h, odchylka ve výpočtu polohy u běžné automobilové IMU by činila okolo sedmi metrů. IMU je tedy třeba neustále kalibrovat pomocí GPS apod. Ostatně, kalibraci průběžně provádí i váš telefon.

Klepněte pro větší obrázek
Nový gyroskop z Michiganské univerzity

Inženýři z Michiganské univerzity nicméně navrhli nový gyroskop, jehož přesnost je až 10 000× vyšší než u těch, co máte v mobilu, a zároveň se stále jedná o relativně drobné a levné zařízení s výrobními náklady okolo 50 dolarů.

Stejné přesnosti samozřejmě dosahují i profesionální gyroskopy používané na vesmírných lodích, v ponorkách apod., jejich cena je však mnohem vyšší.

Jak funguje mikroelektromechanický gyroskop

Elektronických gyroskopů je celá řada. Jednu z konstrukcí popisuje obrázek níže. Jednotlivé prstence velmi rychle vibrují od středu a zpět. Když ale budete rezonátorem otáčet, Coriolisová setrvačná síla začne disk deformovat. Míra deformace odpovídá samotnému zrychlení otáčení. Při deformaci se mění elektrické charakteristiky tělesa, které lze změřit a digitálně zpracovat.

Klepněte pro větší obrázek
Obecný princip kruhovitého vibračního gyroskopu

Výhodou kruhovitých rezonátorů je symetrie deformace, což vede k velmi nízkým odchylkám měření. Jejich konstrukce je ale zpravidla náročnější. Vědcům z Michiganu se podařilo technologii výrazně zlevnit. Pro rezonátor použili speciální sklo.

Gyroskop za 50 dolarů v mobilu mít asi nebudete, byl by tam zbytečný, nasazení ve vozech je už ale něco jiného. Kdybychom takový gyroskop opět srovnali s příkladem vozu, který se řítí po rovině rychlostí 50 km/h, tentokrát by IMU jednotka po minutě jízdy spletla jen o dva milimetry!

Klepněte pro větší obrázek
Byť má čip gyroskopu o něco větší rozměry než integrované obvody běžných MEMS gyroskopů v mobilech, chytrých hodinkách apod., stále se jedná o velmi drobné zařízení 

Nutno podotknout, že odchylka se postupně navyšuje exponenciálně, takže po pěti minutách už by to bylo 300 milimetrů (30 cm), jenže v případě běžného gyroskopu by to za stejnou dobu činilo odchylku více než 850 metrů.

Diskuze (6) Další článek: Zoom je populární, ale není jediný. Několikanásobně vyrostl také Webex

Témata článku: Technologie, Technika, Doprava, Automobily, Čipy, GPS, Mobilní telefon, Akcelerometr, Imo, Kompas, Odchylka, Mobil, Michiganská univerzita, Deformace, Otáčení, Michigan, OTA, Gyroskop



Jak stáhnout video z Youtube: 10 nejlepších nástrojů

Jak stáhnout video z Youtube: 10 nejlepších nástrojů

** Vybrali jsme deset nejlepších nástrojů pro stahování videa z YouTube ** Můžete si vybrat, jestli chcete aplikaci, doplněk do browseru nebo webovou službu ** Videa z YouTube poté můžete sledovat offline

Karel KiliánStanislav Janů
TipyNejlepší programy
Nové MacBooky Pro jsou neuvěřitelné stroje! Ale za jednu vadu na kráse to Apple schytá...

Nové MacBooky Pro jsou neuvěřitelné stroje! Ale za jednu vadu na kráse to Apple schytá...

** Apple představil dvě nové řady MacBooků Pro ve velikostech 14 a 16 palců ** Lákadlem jsou hlavně nové vlastní čipy M1 Pro a M1 Max s extrémním výkonem ** Displeje mají poprvé „notch“

Karel Javůrek
ČipyMacBookApple
Další postrach lidských překladatelů. Český CUBBITT má být přesnější než člověk

Další postrach lidských překladatelů. Český CUBBITT má být přesnější než člověk

** Na MFF UK vyvíjejí překladač postavený na neuronových sítích ** Podle slepého testu je lepší než Google Translator ** Překlad má být dokonce přesnější než od lidí

Lukáš Václavík
Překladače celých větPřekladačStrojové učení