微小的“巨人” 帶你了解陀螺儀的世界

近日，美國科學(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，未來這種光學(xué)陀螺儀有望運用到無人機和航天器上。

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

事實上發(fā)展到現(xiàn)在，VR已經(jīng)可以相對精準的模仿我們?nèi)梭w的一些基本動作，甚至可以做到用肢體動作遠程操縱機器人行動。而這一切移不開一個神奇零件——陀螺儀。陀螺儀的種類有很多，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、傾斜等等)。那么今天小編就來和大家介紹一下陀螺儀。

遠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，我相信對于大多數(shù)電子產(chǎn)品愛好者來說，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，會得到一堆諸如“角動量守恒”、“力矩”、“慣量”等專有詞匯，看起來十分復(fù)雜。其實對于一般人而言，要認識到陀螺儀的特點其實并不難。關(guān)于陀螺儀原理的資料中提到的那些專有名詞，其實無外乎就是為了講述一個物體高速旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)軸會趨于穩(wěn)定并且不易受到影響的道理。如果要用具體例子來說明，那就是隨處可見的自行車。眾所周知，當自行車處于靜止的時候，他一定會往其中一側(cè)傾倒，但是，當自行車處于行駛狀態(tài)時，卻可以保持兩側(cè)的平衡。而陀螺儀原理其實就是在這個基礎(chǔ)上，根據(jù)立體空間特點加以完善的。可以說，看似“高大上”的陀螺儀，其原理其實隨處可見。

陀螺儀的主流發(fā)展方向之一——光學(xué)陀螺儀

對于技術(shù)人員而言，機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)陀螺儀中的機械結(jié)構(gòu)，位置和狀態(tài)的識別也是通過監(jiān)測“光敏感轉(zhuǎn)動”來完成。從某種程度上來說，光學(xué)陀螺儀避免了機械陀螺儀動態(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、壽命長等優(yōu)點。也正是這些優(yōu)點，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，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。當然這并非說光學(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《頭號玩家》中那樣做一些像后空翻、活動手指、在游戲里打電子游戲的精密操作，陀螺儀的過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，對于電子科技來說，做小做精都是不易的事，但同時也是發(fā)展的必然方向。光學(xué)陀螺儀尋求小而精的背后，是其在車輛、無人機、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域美好的未來，但更多的是激勵科研者在各自領(lǐng)域，向著極致努力前行。