Un pequeño giroscopio económico y de alta precisión, desarrollado en la Universidad de Michigan, podría ayudar a los drones y a los autos autónomos a mantenerse en el camino sin una señal de GPS.

"Nuestro giroscopio es 10, 000 veces más precisos pero solo 10 veces más caros que los giroscopios utilizados en sus teléfonos celulares típicos. Este giroscopio es 1, 000 veces menos costosos que giroscopios mucho más grandes con un rendimiento similar, "dijo Khalil Najafi, el profesor de ingeniería de Schlumberger en la U-M y un profesor de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación.

La mayoría de los teléfonos inteligentes contienen giroscopios para detectar la orientación de la pantalla y ayudar a determinar en qué dirección nos enfrentamos. pero su precisión es pobre. Son la razón por la que 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 detrás del volante, pero un automóvil sin conductor podría perderse rápidamente si se pierde la señal del GPS. Dentro de sus sistemas de navegación de respaldo, Los vehículos autónomos utilizan actualmente giroscopios de alto rendimiento que son más grandes y mucho más caros.

"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, un científico asistente de investigación en ingeniería eléctrica e informática.

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 denomina unidad de medida inercial. Está compuesto por tres acelerómetros y tres giroscopios, uno para cada eje en el espacio. Pero obtener una buena lectura sobre qué camino tomar con las IMU existentes es tan costoso que ha estado fuera de rango, incluso para equipos tan caros como los vehículos autónomos.

La clave para hacer esto asequible, El pequeño giroscopio es un resonador mecánico casi simétrico. Parece una sartén Bundt cruzada con una copa de vino, hizo un centímetro de ancho. Como con las copas de vino, la duración del tono de llamada que se produce cuando se golpea el vidrio 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 y manteniéndolo funcionando.

"Básicamente, el resonador de vidrio vibra con un patrón determinado. Si lo gira de repente, el patrón vibratorio quiere permanecer en su orientación original. Entonces, Al monitorear el patrón de vibración, es posible medir directamente la velocidad y el ángulo de rotación, "dijo Sajal Singh, 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 que sus resonadores sean lo más perfectos posible, El equipo de Najafi comienza con una hoja casi perfecta de vidrio puro, conocido como sílice fundida, alrededor de un cuarto de milímetro de espesor. Usan un soplete para calentar el vidrio y luego lo moldean en una forma similar a Bundt, conocida como resonador de "pileta para pájaros", ya que también se asemeja a una pileta 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 está envuelto en un paquete al vacío, sobre la huella de un sello postal y medio centímetro de alto, que evita que el aire amortigüe rápidamente las vibraciones.

El papel, "0.00016 grados / √hr ángulo de caminata aleatoria (ARW) e inestabilidad de sesgo (BI) de 0.0014 grados / hr de un giroscopio de integración de carcasa de precisión (PSI) de 5.2M-Q y 1 cm, "está programado para ser presentado en el (ahora virtual) 7mo Simposio internacional IEEE sobre sensores y sistemas inerciales, El miércoles, 25 de marzo.