自平衡“獨(dú)輪”摩托車 你敢騎嗎

草原蒙狼

我們?cè)?jīng)為大家介紹過(guò)坐在輪子里面駕駛的“獨(dú)輪摩托車”，可是像這樣一個(gè)只有一個(gè)輪子的傳統(tǒng)摩托車，要怎么駕駛呢？

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8 b6 n0 _& K" Z% z* x/ X1 U) g9 H- E這款摩托車同樣有兩個(gè)輪子，不過(guò)這兩個(gè)輪子是并排在一起的，所以從側(cè)面看上去就像是一個(gè)獨(dú)輪摩托車。即便如此，它的平衡問(wèn)題似乎仍然沒(méi)有得到解決。
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其實(shí)，這款摩托車是通過(guò)內(nèi)置的一對(duì)陀螺儀來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡的，如果你曾經(jīng)看過(guò)我們介紹的“不可思議的平衡機(jī)器人”以及“全方位平衡機(jī)器人”，相信你會(huì)大膽的騎上去。而它的速度則是由傾斜程度來(lái)控制的，想要加速則向前傾，減速和后退則像后傾，非常簡(jiǎn)單。
3 t. N5 C9 Q( \0 H3 F另外， 120磅的車身重量不僅非常輕便而且能夠減少油耗。

& ~6 `. N3 l5 l9 u2 a( f. E% U設(shè)計(jì)師：Ben J. Poss Gulak

草原蒙狼

看了很多這類雙輪的、單論的自行車，摩托車，還有機(jī)器人，都提到關(guān)于“陀螺儀”這一裝置。
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看來(lái)，這是核心部件了啊。

. _1 D* H, S2 Y發(fā)本貼的目的，不在獵奇，而在討論一下，陀螺儀怎么這么重要？現(xiàn)在都有哪些應(yīng)用？

草原蒙狼

陀螺儀簡(jiǎn)介

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      繞一個(gè)支點(diǎn)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體稱為陀螺(top)。通常所說(shuō)的陀螺是特指對(duì)稱陀螺，它是一個(gè)質(zhì)量均勻分布的、具有軸對(duì)稱形狀的剛體，其幾何對(duì)稱軸就是它的自轉(zhuǎn)軸。 由蒼蠅后翅（特化為平衡棒）仿生得來(lái)。
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! `! l. G# F; T; {2 s" o  w　　在一定的初始條件和一定的外在力矩作用下，陀螺會(huì)在不停自轉(zhuǎn)的同時(shí)，還繞著另一個(gè)固定的轉(zhuǎn)軸不停地旋轉(zhuǎn)，這就是陀螺的旋進(jìn)(precession)，又稱為回轉(zhuǎn)效應(yīng)(gyroscopic effect)。陀螺旋進(jìn)是日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象，許多人小時(shí)候都玩過(guò)的陀螺就是一例。
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　　人們利用陀螺的力學(xué)性質(zhì)所制成的各種功能的陀螺裝置稱為陀螺儀(gyroscope)，它在科學(xué)、技術(shù)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。比如：回轉(zhuǎn)羅盤、定向指示儀、炮彈的翻轉(zhuǎn)、陀螺的章動(dòng)、地球在太陽(yáng)（月球）引力矩作用下的旋進(jìn)（歲差）等。
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, ~6 y* f2 A0 U9 t& E　　陀螺儀的種類很多，按用途來(lái)分，它可以分為傳感陀螺儀和指示陀螺儀。傳感陀螺儀用于飛行體運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，作為水平、垂直、俯仰、航向和角速度傳感器。指示陀螺儀主要用于飛行狀態(tài)的指示，作為駕駛和領(lǐng)航儀表使用。
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　　現(xiàn)在的陀螺儀分為，壓電陀螺儀，微機(jī)械陀螺儀，光纖陀螺儀，激光陀螺儀，都是電子式的，可以和加速度計(jì)，磁阻芯片，GPS，做成慣性導(dǎo)航控制系統(tǒng)，可以參考：http://www.lhy3176.sm160.com/

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陀螺儀原理
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     陀螺儀的原理就是，一個(gè)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)軸所指的方向在不受外力影響時(shí)，是不會(huì)改變的。人們根據(jù)這個(gè)道理，用它來(lái)保持方向，制造出來(lái)的東西就叫陀螺儀。我們騎自行車其實(shí)也是利用了這個(gè)原理。輪子轉(zhuǎn)得越快越不容易倒，因?yàn)檐囕S有一股保持水平的力量。陀螺儀在工作時(shí)要給它一個(gè)力，使它快速旋轉(zhuǎn)起來(lái)，一般能達(dá)到每分鐘幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)，可以工作很長(zhǎng)時(shí)間。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動(dòng)將數(shù)據(jù)信號(hào)傳給控制系統(tǒng)。
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3 R$ w! K" ^" ]2 m  N6 M8 \4 {# B　在現(xiàn)實(shí)生活中，陀螺儀發(fā)生的進(jìn)動(dòng)是在重力力矩的作用下發(fā)生的。
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* w  M) E, [& d, }現(xiàn)代陀螺儀
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3 V6 S$ ^& W9 ]- ]- g3 ~7 t現(xiàn)代陀螺儀是一種能夠精確地確定運(yùn)動(dòng)物體的方位的儀器，它是現(xiàn)代航空，航海，航天和國(guó)防工業(yè)中廣泛使用的一種慣性導(dǎo)航儀器，它的發(fā)展對(duì)一個(gè)國(guó)家的工業(yè)，國(guó)防和其它高科技的發(fā)展具有十分重要的戰(zhàn)略意義。傳統(tǒng)的慣性陀螺儀主要是指機(jī)械式的陀螺儀，機(jī)械式的陀螺儀對(duì)工藝結(jié)構(gòu)的要求很高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，它的精度受到了很多方面的制約。自從上個(gè)世紀(jì)七十年代以來(lái)，現(xiàn)代陀螺儀的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。1976年 等提出了現(xiàn)代光纖陀螺儀的基本設(shè)想，到八十年代以后，現(xiàn)代光纖陀螺儀就得到了非常迅速的發(fā)展，與此同時(shí)激光諧振陀螺儀也有了很大的發(fā)展。由于光纖陀螺儀具有結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度高，工作可靠等等優(yōu)點(diǎn)，所以目前光纖陀螺儀在很多的領(lǐng)域已經(jīng)完全取代了機(jī)械式的傳統(tǒng)的陀螺儀，成為現(xiàn)代導(dǎo)航儀器中的關(guān)鍵部件。和光纖陀螺儀同時(shí)發(fā)展的除了環(huán)式激光陀螺儀外，還有現(xiàn)代集成式的振動(dòng)陀螺儀，集成式的振動(dòng)陀螺儀具有更高的集成度，體積更小，也是現(xiàn)代陀螺儀的一個(gè)重要的發(fā)展方向。
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　　現(xiàn)代光纖陀螺儀包括干涉式陀螺儀和諧振式陀螺儀兩種，它們都是根據(jù)塞格尼克的理論發(fā)展起來(lái)的。塞格尼克理論的要點(diǎn)是這樣的：當(dāng)光束在一個(gè)環(huán)形的通道中前進(jìn)時(shí)，如果環(huán)形通道本身具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，那么光線沿著通道轉(zhuǎn)動(dòng)的方向前進(jìn)所需要的時(shí)間要比沿著這個(gè)通道轉(zhuǎn)動(dòng)相反的方向前進(jìn)所需要的時(shí)間要多。也就是說(shuō)當(dāng)光學(xué)環(huán)路轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在不同的前進(jìn)方向上，光學(xué)環(huán)路的光程相對(duì)于環(huán)路在靜止時(shí)的光程都會(huì)產(chǎn)生變化。利用這種光程的變化，如果使不同方向上前進(jìn)的光之間產(chǎn)生干涉來(lái)測(cè)量環(huán)路的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，就可以制造出干涉式光纖陀螺儀，如果利用這種環(huán)路光程的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)在環(huán)路中不斷循環(huán)的光之間的干涉，也就是通過(guò)調(diào)整光纖環(huán)路的光的諧振頻率進(jìn)而測(cè)量環(huán)路的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，就可以制造出諧振式的光纖陀螺儀。從這個(gè)簡(jiǎn)單的介紹可以看出，干涉式陀螺儀在實(shí)現(xiàn)干涉時(shí)的光程差小，所以它所要求的光源可以有較大的頻譜寬度，而諧振式的陀螺儀在實(shí)現(xiàn)干涉時(shí)，它的光程差較大，所以它所要求的光源必須有很好的單色性。
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陀螺儀的用途
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, T$ G" a1 N; g/ D陀螺儀是一種既古老而又很有生命力的儀器，從第一臺(tái)真正實(shí)用的陀螺儀器問(wèn)世以來(lái)已有大半個(gè)世紀(jì)，但直到現(xiàn)也，陀螺儀仍在吸引著人們對(duì)它進(jìn)行研究，這是由于它本身具有的特性所決定的。陀螺儀最主要的基本特性是它的穩(wěn)定性和進(jìn)動(dòng)性。人們從兒童玩的地陀螺中早就發(fā)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的陀螺可以豎直不倒而保持與地面垂直，這就反映了陀螺的穩(wěn)定性。研究陀螺儀運(yùn)動(dòng)特性的理論是繞定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)剛體動(dòng)力學(xué)的一個(gè)分支，它以物體的慣性為基礎(chǔ)，研究旋轉(zhuǎn)物體的動(dòng)力學(xué)特性。
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　　陀螺儀器最早是用于航海導(dǎo)航，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它在航空和航天事業(yè)中也得到廣泛的應(yīng)用。陀螺儀器不僅可以作為指示儀表，而更重要的是它可以作為自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)敏感元件，即可作為信號(hào)傳感器。根據(jù)需要，陀螺儀器能提供準(zhǔn)確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號(hào)，以便駕駛員或用自動(dòng)導(dǎo)航儀來(lái)控制飛機(jī)、艦船或航天飛機(jī)等航行體按一定的航線飛行，而在導(dǎo)彈、衛(wèi)星運(yùn)載器或空間探測(cè)火箭等航行體的制導(dǎo)中，則直接利用這些信號(hào)完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。作為穩(wěn)定器，陀螺儀器能使列車在單軌上行駛，能減小船舶在風(fēng)浪中的搖擺，能使安裝在飛機(jī)或衛(wèi)星上的照相機(jī)相對(duì)地面穩(wěn)定等等。作為精密測(cè)試儀器，陀螺儀器能夠?yàn)榈孛嬖O(shè)施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導(dǎo)彈發(fā)射井等提供準(zhǔn)確的方位基準(zhǔn)。由此可見(jiàn)，陀螺儀器的應(yīng)用范圍是相當(dāng)廣泛的，它在現(xiàn)代化的國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中均占重要的地位。
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- }& l& g& a; d- b　　現(xiàn)在廣泛使用的MEMS陀螺（微機(jī)械）可應(yīng)用于航空、航天、航海、兵器、汽車、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境監(jiān)控等領(lǐng)域。并且MEMS陀螺相比傳統(tǒng)的陀螺有明顯的優(yōu)勢(shì)：


　　1、體積小、重量輕。適合于對(duì)安裝空間和重量要求苛刻的場(chǎng)合，例如彈載測(cè)量等。
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　　2、低成本。

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　　3、高可靠性。內(nèi)部無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，全固態(tài)裝置，抗大過(guò)載沖擊，工作壽命長(zhǎng)。


# ]4 k& k. d* _  W1 C9 _　　4、低功耗。

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. o. Y% D/ k6 k/ f' F　　5、大量程。適于高轉(zhuǎn)速大g值的場(chǎng)合。

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" ~5 C( S8 x  ?- y　　6、易于數(shù)字化、智能化。可數(shù)字輸出，溫度補(bǔ)償，零位校正等。

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陀螺儀的基本部件
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從力學(xué)的觀點(diǎn)近似的分析陀螺的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以把它看成是一個(gè)剛體，剛體上有一個(gè)萬(wàn)向支點(diǎn)，而陀螺可以繞著這個(gè)支點(diǎn)作三個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以陀螺的運(yùn)動(dòng)是屬于剛體繞一個(gè)定點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。更確切地說(shuō)，一個(gè)繞對(duì)稱鈾高速旋轉(zhuǎn)的飛輪轉(zhuǎn)子叫陀螺。將陀螺安裝在框架裝置上，使陀螺的自轉(zhuǎn)軸有角轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，這種裝置的總體叫做陀螺儀，


　　陀螺儀的基本部件有：
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$ y: c3 p6 a! W  c% ]: u+ ^% f8 k　　(1) 陀螺轉(zhuǎn)子(常采用同步電機(jī)、磁滯電機(jī)、三相交流電機(jī)等拖動(dòng)方法來(lái)使陀螺轉(zhuǎn)子繞自轉(zhuǎn)軸高速旋轉(zhuǎn)，并見(jiàn)其轉(zhuǎn)速近似為常值)；
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3 Q! O4 |+ B4 m9 c9 y　　(2) 內(nèi)、外框架(或稱內(nèi)、外環(huán)，它是使陀螺自轉(zhuǎn)軸獲得所需角轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的結(jié)構(gòu))；
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$ j2 Q) s) P! Q. }$ a' C　　(3) 附件(是指力矩馬達(dá)、信號(hào)傳感器等)。
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陀螺儀的基本類型

根據(jù)框架的數(shù)目和支承的形式以及附件的性質(zhì)決定陀螺儀的類型有：


! C" d6 l  p9 ]- u　　三自由度陀螺儀(具有內(nèi)、外兩個(gè)框架，使轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。在沒(méi)有任何力矩裝置時(shí)，它就是一個(gè)自由陀螺儀)。
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. y7 R2 _% R6 |9 m8 @　　二自由度陀螺儀(只有一個(gè)框架，使轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸具有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度)。

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; g, _' J9 f1 |% _/ C7 l+ B" e' a4 |　　根據(jù)二自由度陀螺儀中所使用的反作用力矩的性質(zhì)，可以把這種陀螺儀分成三種類型：

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6 }0 Q5 b, v% M3 E: a. |　　速率陀螺儀(它使用的反作力矩是彈性力矩)；

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　　積分陀螺儀(它使用的反作用力矩是阻尼力矩)；

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3 H! ?* X+ c. L9 w　　無(wú)約束陀螺(它僅有慣性反作用力矩)；
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- g* m/ z3 h' k! p) d　　現(xiàn)在，除了機(jī)、電框架式陀螺儀以外，還出現(xiàn)了某些新型陀螺儀，如靜電式自由轉(zhuǎn)子陀螺儀，撓性陀螺儀，激光陀螺儀等。

二自由度陀螺儀的基本特性
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二自由度陀螺儀的轉(zhuǎn)子支承在一個(gè)框架內(nèi)，沒(méi)有外框架，因而轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)有一個(gè)進(jìn)動(dòng)自由度，即少了垂直于內(nèi)框架軸和自轉(zhuǎn)軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。因此二自由度陀螺儀與三自由度陀螺儀的特性也有所不同。
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0 O$ @6 M2 N/ b& v　　進(jìn)動(dòng)性是三自由度陀螺儀的基本特性之—，當(dāng)繞內(nèi)框架軸作用外力矩時(shí)，將使高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生繞外框架軸的進(jìn)動(dòng)，而繞外框架軸作用外力矩時(shí)，將使轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生繞內(nèi)框架軸的進(jìn)動(dòng)。
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　　定軸性是三自由度陀螺儀的另一基本特性。無(wú)論基座繞陀螺儀自轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，還是繞內(nèi)框架軸或外框架軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)，都不會(huì)直接帶動(dòng)陀螺轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)(指轉(zhuǎn)子自轉(zhuǎn)之外的轉(zhuǎn)動(dòng))。由內(nèi)、外框架所組成的框架裝置，將基座的轉(zhuǎn)動(dòng)與陀螺轉(zhuǎn)子隔離開來(lái)。這樣，如果陀螺儀自轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定在慣性空間的某個(gè)方位上，當(dāng)基座轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它仍然穩(wěn)定在原來(lái)的方位上。
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& e( B6 p6 P0 V2 v, J$ h　　對(duì)于二自由度陀螺儀，當(dāng)基座繞陀螺儀自轉(zhuǎn)軸或內(nèi)框架軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，仍然不會(huì)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，即內(nèi)框架仍然起隔離運(yùn)動(dòng)的作用。但是，當(dāng)基座繞陀螺儀缺少自由度的x軸方向以角速度ωx轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于陀螺儀繞該軸沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所以基座轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就通過(guò)內(nèi)框架軸上的一對(duì)支承帶動(dòng)陀螺轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)。但陀螺儀自轉(zhuǎn)軸仍盡力保持其原來(lái)的空間方位不變。因此，基座轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)框架軸上的一對(duì)支承就有推力F作用在內(nèi)框架軸的兩端，而形成作用在陀螺儀上的推力矩mx, 其方向垂直于動(dòng)量矩H，并沿x鈾正向。由于陀螺儀繞內(nèi)框架軸有轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，所以這個(gè)推力矩就使陀螺儀產(chǎn)生繞內(nèi)框架軸的進(jìn)動(dòng)，進(jìn)動(dòng)角速度β指向內(nèi)框架軸y的正向，使轉(zhuǎn)子軸趨向與x軸重合。

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6 D$ z7 d: E- Z2 v, D　　因此，當(dāng)基座繞陀螺儀缺少自由度的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將強(qiáng)迫陀螺儀跟隨基座轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)陀螺儀轉(zhuǎn)子軸繞內(nèi)框架軸進(jìn)動(dòng)。結(jié)果使轉(zhuǎn)子軸趨向與基座轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的方向重合。即二自由度陀螺儀具有敏感繞其缺少轉(zhuǎn)動(dòng)自由度方向旋轉(zhuǎn)角速度的特性。

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  O8 R  `, j  o+ h" [　　二自由度陀螺儀受到沿內(nèi)框架軸向外力矩作用時(shí)，轉(zhuǎn)子軸繞內(nèi)框軸運(yùn)動(dòng)。


　　沿內(nèi)框架軸向作用力矩時(shí)轉(zhuǎn)子軸的運(yùn)動(dòng)。設(shè)沿內(nèi)框架鈾y的正向有外力矩My作用，則二自由度陀螺儀的轉(zhuǎn)子軸將力圖以角速度My／H繞x軸的負(fù)向進(jìn)動(dòng)，如圖3所示。由于陀螺轉(zhuǎn)子軸繞x軸方向不能轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)進(jìn)動(dòng)是不可能實(shí)現(xiàn)的。但其進(jìn)動(dòng)趨勢(shì)仍然存在，并對(duì)內(nèi)框架軸兩端的支承施加壓力，這樣，支承就產(chǎn)生約束反力F作用在內(nèi)框架軸兩端，而形成作用在陀螺儀上的約束反力矩mx，其方向垂直于動(dòng)量矩H并沿x軸的正向。由于轉(zhuǎn)子軸繞內(nèi)框架軸存在轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，所以在這個(gè)約束反力矩mx的作用下，陀螺儀轉(zhuǎn)子軸就繞內(nèi)框架軸以β的角速度沿y軸正向進(jìn)動(dòng)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，如果陀螺繞x軸方向不能轉(zhuǎn)動(dòng)，那么在繞內(nèi)框架軸向的外力矩作用下，陀螺儀的轉(zhuǎn)子軸也繞內(nèi)框架軸轉(zhuǎn)動(dòng)。


( n. l- S" T* x　　陀螺繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量以H表示，H=JsΩ，式中Js為陀螺轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
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' w; j# z" D3 g8 v5 d. Z$ f陀螺儀工作原理與應(yīng)用

1、陀螺工作站的原理
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9 O7 e- F8 G7 k! G! b　　高速旋轉(zhuǎn)的物體的旋轉(zhuǎn)軸，對(duì)于改變其方向的外力作用有趨向于鉛直方向的傾向。而且，旋轉(zhuǎn)物體在橫向傾斜時(shí)，重力會(huì)向增加傾斜的方向作用，而軸則向垂直方向運(yùn)動(dòng)，就產(chǎn)生了搖頭的運(yùn)動(dòng)（歲差運(yùn)動(dòng)）。當(dāng)陀螺經(jīng)緯儀的陀螺旋轉(zhuǎn)軸以水平軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于地球的旋轉(zhuǎn)而受到鉛直方向旋轉(zhuǎn)力，陀螺的旋轉(zhuǎn)體向水平面內(nèi)的子午線方向產(chǎn)生歲差運(yùn)動(dòng)。當(dāng)軸平行于子午線而靜止時(shí)可加以應(yīng)用。
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; u* ^% Q* E9 R2 O$ i; _9 `　　2、陀螺工作站的構(gòu)造

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　　陀螺經(jīng)緯儀的陀螺裝置由陀螺部分和電源部分組成。此陀螺裝置與全站儀結(jié)合而成。陀螺本體在裝置內(nèi)用絲線吊起使旋轉(zhuǎn)軸處于水平。當(dāng)陀螺旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于地球的自轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸在水平面內(nèi)以真北為中心產(chǎn)生緩慢的歲差運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)軸的方向由裝置外的目鏡可以進(jìn)行觀測(cè)，陀螺指針的振動(dòng)中心方向指向真北。利用陀螺經(jīng)緯儀的真北測(cè)定方法有“追尾測(cè)定”和“時(shí)間測(cè)定”等。
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　　追尾測(cè)定[反轉(zhuǎn)法]
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) C" ~4 T" v4 W　　利用全站儀的水平微動(dòng)螺絲對(duì)陀螺經(jīng)緯儀顯示歲差運(yùn)動(dòng)的刻度盤進(jìn)行追尾。在震動(dòng)方向反轉(zhuǎn)的點(diǎn)上（此時(shí)運(yùn)動(dòng)停止）讀取水平角。如此繼續(xù)測(cè)定之，求得其平均震動(dòng)的中心角。用此方法進(jìn)行20分鐘的觀測(cè)可以求得+/-0。5分的真北方向。
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( o' b+ s5 K( p8 @　　時(shí)間測(cè)定[通過(guò)法]
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　　用追尾測(cè)定觀測(cè)真北方向后，陀螺經(jīng)緯儀指向了真北方向，其指針由于歲差運(yùn)動(dòng)而左右擺動(dòng)。用全站儀的水平微動(dòng)螺絲對(duì)指針的擺動(dòng)進(jìn)行追尾，當(dāng)指針通過(guò)0點(diǎn)時(shí)反復(fù)記錄水平角，可以提高時(shí)間測(cè)定的精度，并以+/-20秒的精度求得真北方向。


+ g0 f5 w% B$ h5 i　　3、 陀螺全站儀的應(yīng)用實(shí)例
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( t/ T7 j$ u* x/ H4 Y: \  i( {( U　　3.1 隧道中心線測(cè)量
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6 n' [  X5 `( Z+ `　　在隧道等挖掘工程中，坑內(nèi)的中心線測(cè)量一般采用難以保證精度的長(zhǎng)距離導(dǎo)線。特別是進(jìn)行盾構(gòu)挖掘（shield tunnel）的情況，從立坑的短基準(zhǔn)中心線出發(fā)必須有很高的測(cè)角精度和移站精度，測(cè)量中還要經(jīng)常進(jìn)行地面和地下的對(duì)應(yīng)檢查，以確保測(cè)量的精度。特別是在密集的城市地區(qū)，不可能進(jìn)行過(guò)多的檢測(cè)作業(yè)而遇到困難。如果使用陀螺經(jīng)緯儀可以得到絕對(duì)高精度的方位基準(zhǔn)，而且可減少耗費(fèi)很高的檢測(cè)作業(yè)（檢查點(diǎn)最少），是一種效率很高的中心線測(cè)量方法。


$ a7 Y( D; f9 _! P2 L( T% F　　3.2 通視障礙時(shí)的方向角獲取
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  v: M# L, ~0 ]6 D; K9 ?　　當(dāng)有通視障礙，不能從已知點(diǎn)取得方向角時(shí)，可以采用天文測(cè)量或陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量的方法獲取方向角（根據(jù)建設(shè)省測(cè)量規(guī)范）。與天文測(cè)量比較，陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量的方法有很多優(yōu)越性：對(duì)天氣的依賴少、云的多少無(wú)關(guān)、無(wú)須復(fù)雜的天文計(jì)算、在現(xiàn)場(chǎng)可以得到任意測(cè)線的方向角而容易計(jì)算閉合差。


　　3.3 日影計(jì)算所需的真北測(cè)定


　　在城市或近郊地區(qū)對(duì)高層建筑有日照或日影條件的高度限制。在建筑申請(qǐng)時(shí)，要附加日影圖。此日影圖是指，在冬至的真太陽(yáng)時(shí)的8點(diǎn)到16點(diǎn)為基準(zhǔn)，進(jìn)行為了計(jì)算、圖面繪制所需要的高精度真北方向測(cè)定。使用陀螺經(jīng)緯儀測(cè)量可以獲得不受天氣、時(shí)間影響的真北測(cè)量。

草原蒙狼

陀螺儀
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9 l3 R; G8 C8 b  B6 e陀螺儀
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回轉(zhuǎn)的構(gòu)造
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$ [: A7 N; @$ S( V, n5 M& H9 F三軸

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草原蒙狼

咱們看的哪些個(gè)玩意難道都是靠這個(gè)平衡的？還以為什么高科技呢？？呵呵。。。望大蝦批評(píng)

旋轉(zhuǎn)的陀螺

陀螺因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)才不會(huì)倒下。

無(wú)獨(dú)有偶

陀螺因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)才不會(huì)倒下。
旋轉(zhuǎn)的陀螺 發(fā)表于 2009-9-27 16:11

: [, ~" L. {5 C  m7 k% J
貌似從這句就知道兄弟的名稱是咋來(lái)的了

草原蒙狼

陀螺因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)才不會(huì)倒下。
旋轉(zhuǎn)的陀螺 發(fā)表于 2009-9-27 16:11

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& [; H2 p' W& s  ^" m) B這個(gè)我知道，小時(shí)候用鞭子抽著玩