陀螺仪传感器原理:奥立医疗牵手千里眼机器人进军医院高值耗材高效管理服务领域

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陀螺仪传感器原理:奥立医疗牵手千里眼机器人进军医院高值耗材高效管理服务领域很多小伙伴都玩过和平精英这款游戏,除了正常的操作模式,还可以开启陀螺仪进行操作,陀螺仪功能可以在瞄准时帮助微调瞄准,让射击更加精

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陀螺仪传感器原理:奥立医疗牵手千里眼机器人进军医院高值耗材高效管理服务领域

很多小伙伴都玩过和平精英这款游戏,除了正常的操作模式,还可以开启陀螺仪进行操作,陀螺仪功能可以在瞄准时帮助微调瞄准,让射击更加精准。
玩家可旋转手机不同角度(轻微),使用手机陀螺仪进行上、下、左、右调整镜头位置,配合准心瞄准,从而进行精确射击。
还有一些支持陀螺仪控制的赛车类游戏,让游戏体验更刺激。
冲向云霄,体验速度与激情
同样用到陀螺仪的,还有Smart Car这款机器人玩具,它有很多好玩的功能,其中的手势控制功能,可以根据手势,控制机器人移动。手势控制的手表上,就装有陀螺仪。
/手势控制手表跟机器人如何连接?/
首先把机器人开机,连接WIFI,再打开蓝牙和手表的开关,在机器人app上进入操作模式,点击手势控制功能,就可以用手势控制机器人移动啦。
(点击下方操作视频)
00:38
/手势控制机器人的原理是什么?/
手表的陀螺仪获取角度信息后,通过2.4G通信输出位置信息。
机器人通过2.4G接收到角度信息,对位置信息进行解析,根据结果修改电机的输入电压占空比,电机就能动起来,使得机器人运动。
(2.4G通信是手表和机器人传输信息的通道)
根据手势角度,调整电压,就可以让机器人根据手势的变化移动。
手势控制手表不仅可以控制机器人的移动,还可以进行射击游戏。除此以外,还可以直接用机器人app的操作杆来控制。
本期的讲解就到这里,更多操作和玩法,下期继续...
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陀螺仪传感器原理:手持陀螺仪传感器的原理是怎样的

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陀螺仪传感器原理:陀螺仪传感器

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陀螺仪传感器
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陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位的控制系统,它原本是运用到直升机模型上,现已被广泛运用于手机等移动便携设备。
中文名
陀螺仪传感器
外文名
Gyroscope Sensor
概 述
空间移动和手势的定位
原 理
旋转轴所指方向不受外力影响
基本部件
陀螺转子内外框架附件
电子类别分类
二、三自由度陀螺仪之分
作 用
确定运动物体的方向
物理原理分类
惯性导航仪器
目录
1
概述
2
原理
3
基本部件
4
传感器分类
5
发展方向
6
特性
7
应用
陀螺仪传感器概述
编辑
语音
对于不熟悉这类产品的人来说,陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。在假想的平面上挥动鼠标,屏幕上的光标就会跟着移动,并可以绕着链接画圈和点击按键。当你正在演讲或离开桌子时,这些操作都能够很方便地实现。 陀螺仪传感器原本是运用到直升机模型上的,已经被广泛运用于手机这类移动便携设备上(IPHONE的三轴陀螺仪技术)。
陀螺仪传感器原理
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语音
陀螺仪的原理就是,一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时,是不会改变的。人们根据这个道理,用它来保持方向。然后用多种方法读取轴所指示的方向,并自动将数据信号传给控制系统。我们骑自行车其实也是利用了这个原理。轮子转得越快越不容易倒,因为车轴有一股保持水平的力量。现代陀螺仪可以精确地确定运动物体的方位的仪器,它在现代航空,航海,航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器。传统的惯性陀螺仪主要部分有机械式的陀螺仪,而机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高。70年代提出了现代光纤陀螺仪的基本设想,到八十年代以后,光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展,激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。光纤陀螺仪具有结构紧凑,灵敏度高,工作可靠。光纤陀螺仪在很多的领域已经完全取代了机械式的传统的陀螺仪,成为现代导航仪器中的关键部件。光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外。
陀螺仪传感器基本部件
编辑
语音
从力学的观点近似的分析陀螺的运动时,可以把它看成是一个刚体,刚体上有一个方向支点,而陀螺可以绕着这个支点作三个自由度的转动,所以陀螺的运动是属于刚体绕一个定点的转动运动。更确切地说,一个绕对称轴高速旋转的飞轮转子叫陀螺。将陀螺安装在框架装置上,使陀螺的自转轴有角转动的自由度,这种装置的总体叫做陀螺仪。陀螺仪的基本部件有:(1)陀螺转子(常采用同步电机、磁滞电机、三相交流电机等拖动方法来使陀螺转子绕自转轴高速旋转,并见其转速近似为常值);(2)内、外框架(或称内、外环,它是使陀螺自转轴获得所需角转动自由度的结构);(3)附件(是指力矩马达、信号传感器等)。
陀螺仪传感器传感器分类
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语音
根据框架的数目和支承的形式以及附件的性质决定陀螺仪的类型有:(一)、二自由度陀螺仪(只有一个框架,使转子自转轴具有一个转动自由度)。根据二自由度陀螺仪中所使用的反作用力矩的性质,可以把这种陀螺仪分成三种类型:1、积分陀螺仪(它使用的反作用力矩是阻尼力矩);2、速率陀螺仪(它使用的反作力矩是弹性力矩);3、无约束陀螺(它仅有惯性反作用力矩);除了机、电框架式陀螺仪以外,还出现了某些新型陀螺仪,如静电式自由转子陀螺仪,挠性陀螺仪,激光陀螺仪等。(二)、三自由度陀螺仪(具有内、外两个框架,使转子自转轴具有两个转动自由度。在没有任何力矩装置时,它就是一个自由陀螺仪)。
陀螺仪传感器发展方向
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语音
现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器,它是现代航空,航海,航天和国防工业中广泛使用的一种惯性导航仪器,它的发展对一个国家的工业,国防和其它高科技的发展具有十分重要的战略意义。传统的惯性陀螺仪主要是指机械式的陀螺仪,机械式的陀螺仪对工艺结构的要求很高,结构复杂,它的精度受到了很多方面的制约。自从上个世纪七十年代以来,现代陀螺仪的发展已经进入了一个全新的阶段。1976年科学家提出了现代光纤陀螺仪的基本设想,到八十年代以后,现代光纤陀螺仪就得到了非常迅速的发展,与此同时激光谐振陀螺仪也有了很大的发展。由于光纤陀螺仪具有结构紧凑,灵敏度高,工作可靠等等优点。和光纤陀螺仪同时发展的除了环式激光陀螺仪外,还有现代集成式的振动陀螺仪,集成式的振动陀螺仪具有更高的集成度,体积更小,也是现代陀螺仪的一个重要的发展方向。
陀螺仪传感器特性
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首先陀螺仪传感器最主要的特性是它的稳定性和进动性。我们可以从儿童玩的地陀螺中发现高速旋转的陀螺可以竖直不倒而保持与地面垂直,这就反映出陀螺运动时候的稳定性。研究陀螺仪运动特性的理论是绕定点运动刚体动力学的一个分支,它以物体的惯性为基础,研究旋转物体的动力学特性。可以说陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统。
陀螺仪传感器应用
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1、国防工业陀螺仪传感器原本是运用到直升机模型上的,而它已经被广泛运用于手机这类移动便携设备上,不仅仅如此现代陀螺仪是一种能够精确地确定运动物体的方位的仪器,所以陀螺仪传感器是现代航空,航海,航天和国防工业应用中的必不可少的控制装置。陀螺仪传感器是法国的物理学家莱昂·傅科在研究地球自转时命名的,到如今一直是航空和航海上航行姿态及速率等最方便实用的参考仪表。
[1]
2、开门报警器陀螺仪传感器新的应用:测量开门的角度,当门被打开一个角度后,发出报警声,或者结合GPRS模块发送短信以提醒门被打开了。另外,陀螺仪传感器集成了加速度传感器的功能,当门被打开的瞬间,将产生一定的加速度值,陀螺仪传感器将会测量到这个加速度值,达到预设的门槛值后,将发出报警声,或者结合GPRS模块发送短信以提醒门被打开了。报警器内还可以集成雷达感应测量功能,只要有人进入房间内移动时就会被雷达测量到。双重保险提醒防盗,可靠性高,误报率低,非常适合重要场合的防盗报警。
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2019-10-160
参考资料
1.

陀螺仪传感器应用于国防工业
.中国移动物联网[引用日期2013-01-04]
陀螺仪传感器原理:奥立医疗牵手千里眼机器人进军医院高值耗材高效管理服务领域  第3张

陀螺仪传感器原理:陀螺仪传感器工作原理深度解析

展开全文
前言:
看过盗梦空间的同志们一定对电影中的跟上图的小物件很熟悉——陀螺仪,那么它的工作原理是什么呢?在手机等移动设备中是怎么应用的呢?现如今的技术又是怎么样的呢?本文将带你深入了解!
一、陀螺仪的历史
最早的陀螺仪
陀螺仪最早是法国科学家在1850年在研究地球自转中获得灵感而发明的,如上图所示,将一个高速旋转的陀螺放到一个万向支架上,靠陀螺的方向来计算角速度,其简易图如下所示。
中间金色的转子即为陀螺,它因为惯性作用是不会受到影响的,周边的三个“钢圈”则会因为设备的改变姿态而跟着改变,通过这样来检测设备当前的状态,而这三个“钢圈”所在的轴,也就是三轴陀螺仪里面的“三轴”,即X轴、y轴、Z轴,三个轴围成的立体空间联合检测手机的各种动作,陀螺仪的最主要的作用在于可以测量角速度。
陀螺仪发明之后,首先应用在飞机上,后来有被德国用在导弹中,德国人设计出惯性指导系统,惯性制导系统可以采用陀螺仪确定方向和角速度,用加速度计测试加速度,就可以计算出导弹的路线,从而进行飞行姿态的控制。
传统的惯性陀螺仪主要是机械式的陀螺仪,机械式的陀螺仪对工艺结构等要求很高,结构复杂,它的精度受到了很多方面的制约。随着技术的逐渐发展,渐渐的发展处了光纤、激光陀螺仪等等各种较为先进的陀螺仪,目前手机中使用的为MEMS原理的陀螺仪,即硅微机电陀螺仪。(MEMS:是指集中机械元素、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的完整微型机电系统。
二、MEMS陀螺仪的工作原理
MEMS陀螺仪采用的是依赖于相互正交的震动和转动引起的交变科里奥利力。
MEMS陀螺仪利用coriolis,将旋转物体的角速度转换成与角速度成正比直流电压信号,其核心部件通过掺杂技术、光刻技术、腐蚀技术、LIGA技术、封装技术等批量生产的。
陀螺仪的内部原理是这样的:对固定指施加电压,并交替改变电压,让一个质量块做振荡式来回运动,当旋转时,会产生科里奥利加速度,此时就可以对其进行测量;这有点类似于加速度计,解码方法大致相同,都会用到放大器。
角速率由科氏加速度测量结果决定
科氏加速度=2 × (w × 质量块速度)
w是施加的角速率(w=2 πf)
通过14 kHz共振结构施加的速度(周期性运动)快速耦合到加速度计框架
科氏加速度与谐振器具有相同的频率和相位,因此可以抵消低速外部振动
该机械系统的结构与加速度计相似(微加工多晶硅)
信号调理(电压转换偏移)采用与加速度计类似的技术
施加变化的电压来回移动器件,此时器件只有水平运动没有垂直运动。如果施加旋转,可以看到器件会上下移动,外部指将感知该运动,从而就能拾取到与旋转相关的信号。
上面的动画,只是抽象展示了陀螺仪的工作原理,而真实的陀螺仪内部构造是下面这个样子,别不小心误会了哦~
三、陀螺仪的应用
“陀螺仪”是加速度传感器的升级版,加速度传感器能检测和感应某一轴向的线性动作,而陀螺仪能检测和感应3D空间的线性和动作,从而能够辨认方向、确认姿态、计算角速度。
自乔布斯发布第一款带陀螺仪的手机时,让手机玩极品飞车类的游戏就成为了可能。
首先就是能够对驾驶类游戏做出更真实的模拟。通过陀螺仪,能够对手机的偏转角度、速度、时间等进行测量,从而实现对游戏视野的变化和车辆方向速度的改变,让游戏的体验有了质的提升!
其次是能够帮助摄像头进行防抖(OIS),通俗来说就是当你按下快门的那一刻,陀螺仪检测手机抖动的角度,然后根据角度来算出镜头模组需要补偿的距离,让镜头通过反向运动来抵消手机的抖动,从而实现镜头在拍摄的那一刻的绝对静止,提高成片率。
再次就是辅助GPS导航,在某些gps信号弱或者无信号的地方,比如隧道等,手机就可以根据之前定位的地点和陀螺仪检测的运动速度和时间和方向,推算出当前的位置,来达到暂时定位的目的。
在手机的具体应用中,通常会采用A+G方案,即将加速度传感器和陀螺仪做在一起,从而节省一路I2C。
文章来源:IOT开发社区 手机技术资讯

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