Un giroscopio pequeño, económico y de alta precisión, desarrollado en la Universidad de Michigan, podría ayudar a los drones y automóviles autónomos a mantenerse en el camino sin una señal de GPS.
"Nuestro giroscopio es 10,000 veces más preciso pero solo 10 veces más caro que los giroscopios utilizados en sus teléfonos celulares típicos. Este giroscopio es 1,000 veces menos costoso que giroscopios mucho más grandes con un rendimiento similar", dijo Khalil Najafi, profesor de ingeniería de Schlumbergeren la UM y profesor de ingeniería eléctrica e informática.
La mayoría de los teléfonos inteligentes contienen giroscopios para detectar la orientación de la pantalla y ayudar a determinar hacia dónde nos enfrentamos, pero su precisión es deficiente. Son la razón por la cual los teléfonos a menudo indican incorrectamente en qué dirección está mirando un usuario durante la navegación.
No le importa mucho a un humano en la calle o al volante, pero un automóvil sin conductor podría perderse rápidamente con una pérdida de señal de GPS. Dentro de sus sistemas de navegación de respaldo, los vehículos autónomos actualmente usan giroscopios de alto rendimiento que sonmás grande y mucho más caro.
"Los giroscopios de alto rendimiento son un cuello de botella, y lo han sido durante mucho tiempo. Este giroscopio puede eliminar este cuello de botella al permitir el uso de navegación inercial de alta precisión y bajo costo en la mayoría de los vehículos autónomos", dijo Jae Yoong Cho, asistente de investigación científica en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación.
Un mejor equipo de navegación de respaldo también podría ayudar a los soldados a encontrar su camino en áreas donde las señales de GPS se han atascado. O en un escenario más mundano, la navegación interior precisa podría acelerar los robots del almacén.
El dispositivo que permite la navegación sin una señal de orientación constante se llama unidad de medición inercial. Está compuesto por tres acelerómetros y tres giroscopios, uno para cada eje en el espacio. Pero obteniendo una buena lectura de la forma en que está yendo conLas IMU existentes son tan caras que han estado fuera de alcance, incluso para equipos tan caros como los vehículos autónomos.
La clave para hacer que este giroscopio pequeño y asequible sea un resonador mecánico casi simétrico. Parece una sartén Bundt cruzada con una copa de vino, hecha de un centímetro de ancho. Al igual que con las copas de vino, la duración del tono de llamada producido cuando el vasoEl golpe depende de la calidad del vidrio, pero en lugar de ser una característica estética, el anillo es crucial para la función del giroscopio. El dispositivo completo utiliza electrodos colocados alrededor del resonador de vidrio para empujar y tirar del vidrio, haciéndolo sonar ymanteniéndolo en marcha.
"Básicamente, el resonador de vidrio vibra en un patrón determinado. Si lo gira de repente, el patrón vibratorio quiere permanecer en su orientación original. Por lo tanto, al monitorear el patrón de vibración es posible medir directamente la velocidad de rotación y el ángulo".dijo Sajal Singh, un estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica e informática que ayudó a desarrollar el proceso de fabricación.
La forma en que el movimiento vibratorio se mueve a través del vidrio revela cuándo, qué tan rápido y cuánto gira el giroscopio en el espacio.
Para hacer que sus resonadores sean lo más perfectos posible, el equipo de Najafi comienza con una lámina de vidrio puro casi perfecta, conocida como sílice fundida, de aproximadamente un cuarto de milímetro de espesor. Usan un soplete para calentar el vidrio y luego moldearlouna forma similar a Bundt, conocida como un resonador de "baño para pájaros", ya que también se asemeja a un baño para pájaros al revés.
Luego, agregan un recubrimiento metálico a la carcasa y colocan electrodos a su alrededor que inician y miden las vibraciones en el vidrio. Todo esto está encerrado en un paquete de vacío, aproximadamente la huella de un sello de correos y medio centímetro de alto, queevita que el aire amortigüe rápidamente las vibraciones.
El documento, "0.00016 grados /? Hr ángulo de caminata aleatoria ARW y 0.0014 grados / hr inestabilidad de sesgo BI de un giroscopio de integración de concha de precisión PSI de 5.2MQ y 1 cm" se presentará enel ahora virtual 7º Simposio internacional IEEE sobre sensores y sistemas inerciales el 25 de marzo.
La investigación fue apoyada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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