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从平衡车谈陀螺仪的进动效应及相关原理

2018-12-23
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摘要 如果在一个平台上装两个陀螺仪,并让它们的轴互成直角,然后把平台放入一套平衡环中,那么无论平衡环怎样转动,平台都将完全保持稳定。这是惯性导航系统的基本原理。这也是平衡车平衡的基本原理。

  陀螺仪在今天的应用十分广泛。我们现在玩的很多体感游戏,离不开三轴陀螺仪的强悍支持,可以说没有三轴陀螺仪,就不配叫游戏。在一些油钻探设备中,陀螺仪能够取代磁强计,成为量测转速变化的一种可靠方法。同样的,在最近市场应用十分火热的平衡车中,陀螺仪也是不可或缺的。由此可见陀螺仪应用的广泛程度。那么,这到底是一个什么样的仪器呢?让我们通过分析平衡车上的陀螺仪,来看看这种神奇仪器的内在原理。


平衡车资料图

  陀螺仪可算是非常复杂的物体,因为它们以独特的方式运动,甚至像在抵抗重力。一般的飞机要用约10多个陀螺仪,遍布在罗盘和自动驾驶仪等各个地方。俄罗斯米尔空间站曾使用11个陀螺仪保持其方向对准太阳。哈勃太空望远镜也安装了大量导航陀螺仪。同样,陀螺效应对溜溜球和飞盘等玩具也至关重要。

  这种神秘的效应就是“进动”。一般情况下,进动的发生过程是:如果有一个陀螺仪正在旋转,而您施力转动它的自转轴,则陀螺仪反而会围绕与力轴成直角的轴转动。

  总的来说,进动效应就是一旦开始旋转陀螺仪,它的轴就总是试图指往同一方向。只要将陀螺仪放在一套平衡环中,它就能持续指向同一方向。这也是陀螺罗经的基本原理。

  如果在一个平台上装两个陀螺仪,并让它们的轴互成直角,然后把平台放入一套平衡环中,那么无论平衡环怎样转动,平台都将完全保持稳定。这是惯性导航系统的基本原理。这也是平衡车平衡的基本原理。

  所以说,陀螺仪在平衡车中具有灵魂的作用。但是陀螺仪有航天用的陀螺仪,也有民用玩具用的陀螺仪。目前,国内的一些平衡车多数使用的是军工级的陀螺仪,在面对极度恶劣的情况下也能保证正常运作,这是平衡车最重要的安全保障。

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