陀螺儀與加速度計協助

精準掌握機器人的移動

精確性

機器人只有能夠掌握自己在空間中的位置與移動的速度，才能夠確保移動位置的精確性，以執行所需執行的動作，其便需要仰賴陀螺儀與加速度計來偵測移動的角速率與加速度。本文將為您介紹陀螺儀與加速度計的發展與特性，以及由Murata 推出的高集成 6 自由度（Degrees of Freedom, DOF）的 XYZ 軸陀螺儀和 XYZ 軸加速度計的產品特性。

具備高精度的微機電陀螺儀與加速度計

陀螺儀和加速度計都是一種傳感器，用于測量物體的運動狀態。它們常常被應用于許多科技產品中，例如手機、平板計算機、機器人、無人機等。

陀螺儀的運作原理是利用陀螺效應，這是一種物理現象，當一個旋轉的物體受到外力時，它會產生一個力矩，使其旋轉軸發生變化。在陀螺儀中，一個轉子被固定在三個軸上，當陀螺儀受到外力時，轉子會受到力矩，使得陀螺儀產生旋轉，這樣就可以測量物體的旋轉狀態。

加速度計的運作原理則是利用牛頓第二運動定律，即當一個物體受到外力時，它會產生加速度。在加速度計中，一個質量塊被固定在一個彈簧上，當加速度計受到外力時，質量塊會受到彈簧的壓縮或拉伸，這樣就可以測量物體的加速度。通常，加速度計會在三個軸上安裝，以測量物體在三個方向上的加速度。

陀螺儀和加速度計通常會被組合在一起，形成稱為六軸傳感器的裝置。六軸傳感器可以同時測量物體的旋轉和加速度，并將數據傳輸到計算機或其他裝置中，以進一步分析和應用。

近年來，隨著技術的發展，陀螺儀和加速度計也有了一些新的發展。首先，陀螺儀的精度和穩定性得到了大幅提升。目前市場上已經出現了一些高精度的MEMS（微機電系統）陀螺儀，能夠實現厘米級的測量精度，并具有很高的穩定性和抗干擾性。

另一方面，陀螺儀和加速度計的應用范圍也在不斷擴大。除了傳統的運動檢測和手機傳感等應用外，現在還有許多新興的應用，例如無人駕駛、智能健身、虛擬現實等。為了應對這些應用，陀螺儀和加速度計的精度和靈敏度也在進一步提高，同時還加入了更多的功能和特性，例如低功耗、小尺寸、多軸測量等。

總體來說，隨著科技的發展，陀螺儀和加速度計的應用前景越來越廣闊，也會繼續進行技術上的創新和升級，以滿足更多、更高端的應用需求。

依據應用需求來選擇陀螺儀與加速度計

選擇陀螺儀和加速度計需要考慮多個因素，首先要考慮應用場景，不同的應用場景需要不同的陀螺儀和加速度計，例如手機傳感、工業自動化、無人機控制等，在選擇時要根據具體的應用需求，來選擇適合的陀螺儀和加速度計。

此外，精度和穩定性是陀螺儀和加速度計的重要性能指標，通常需要根據具體的應用需求來選擇不同精度和穩定性的產品。再來則要考慮靈敏度和范圍，這是陀螺儀和加速度計的重要參數，靈敏度越高，能夠測量的加速度范圍就越小；范圍越大，能夠測量的加速度范圍就越廣，因此需要根據具體的應用需求來選擇不同靈敏度和范圍的陀螺儀和加速度計。

另一方面，選擇信譽良好的供應商和品牌，可以確保產品的質量和服務。當然成本也是選擇陀螺儀和加速度計時需要考慮的重要因素，需要根據預算來選擇適合的產品。

選擇陀螺儀和加速度計需要綜合考慮多個因素，并根據具體的應用需求來選擇適合的產品。在選擇時，可以參考產品的技術規格、性能評價、供應商和品牌等信息，進行全面比較和評估。

高度集成的6-DOF陀螺儀與加速度計

Murata基于公司成熟的3D MEMS技術和高度集成的電子器件來開發和制造陀螺儀與加速度計零部件。Murata的工業陀螺儀提供的性能水平通常僅適用于昂貴的模塊產品，傳感器件和測量電路組裝在一個預成型塑料雙列直插式（DIL）封裝中，用硅膠保護并用不銹鋼蓋覆蓋，產品均符合RoHS標準，適用于無鉛回流焊。

由Murata推出的陀螺儀傳感器，可以應用于機器人移動傳感偵測，這款SCHA63T是適用于工業應用的6-DOF的XYZ軸陀螺儀和XYZ軸加速度計，這個單封裝的6-DOF零部件，經過交叉軸校準后可實現優于0.14°的正交誤差，陀螺儀偏置不穩定性具有低至1°/h的水平，陀螺噪聲密度水平達到0.0015°/s/√Hz，在整個溫度范圍內具有穩定的偏移和靈敏度，并具有出眾的線性度和振動性能，擁有廣泛的自我診斷功能，以及±300°/s的角速率測量范圍與±6g加速度測量范圍，可在?40℃～+110℃的溫度范圍工作，支持3.0V～3.6V供電電壓，是具有符合RoHS標準的32針堅固SOIC外殼零部件，尺寸為19.71 mm × 12.15 mm × 4.6 mm（長×寬×高），可用于安全關鍵應用。

SCHA63T傳感器是搶先具有這種性能水平的單封裝6-DoF零部件，以往只有昂貴的高端慣性測量單元（IMU）模塊，才能提供這種級別的慣性傳感器性能。該傳感器可以在惡劣環境中實現厘米級的機器動力學和位置感測精度，并有助于確保可靠、穩健和經過驗證的設計。

SCHA63T適用于要求高性能和苛刻環境要求的應用，典型的應用包括慣性測量單元（IMU）、導航定位、機器控制與引導、動態傾角、機器人控制和無人機等產品。

組合式高性能3軸角速率傳感器

和3軸加速度計

SCHA63T系列包括兩款產品 ― SCHA63T-K01與SCHA63T-K03。SCHA63T-K01與SCHA63T-K03都是組合式高性能3軸角速率傳感器和3軸加速度計。它由X、Y和Z軸角速率傳感器，和基于Murata成熟的電容式3D-MEMS技術的集成3軸加速度計組成。信號處理是通過兩個混合信號ASIC完成的，這些ASIC通過靈活的SPI數字接口提供角速率。傳感器組件和ASIC封裝在預成型的SOIC 32塑料外殼中，可確保在產品的整個生命周期內可靠運行。

SCHA63T-K01與SCHA63T-K03的設計、制造和測試均符合高穩定性、可靠性和質量要求。這款零部件在溫度、濕度和振動范圍內具有非常穩定的輸出，并擁有多種高級自診斷功能，適用于SMD安裝并符合RoHS和ELV規范。

在陀螺儀的規格上，SCHA63T-K01的最大范圍是(XYZ) ±125°/s，SCHA63T-K03則是(XYZ) ±300°/s，兩款的振幅響應都是13、20、46或300Hz，偏移溫度依賴性都是(Z) ±0.085°/s、(XY) ±0.65°/s，SCHA63T-K01的靈敏度是(Z) 160 LSB/°/s、(XY) 160 LSB/°/s，SCHA63T-K03則為(Z) 80 LSB/°/s、(XY) 80 LSB/°/s，兩款產品都支持數字/SPI的輸出類型。

SCHA63T-K01與SCHA63T-K03在加速度計方面的規格都相同，最大范圍為±6g，振幅響應為13、20、46或300Hz，偏移溫度依賴性為(XYZ) ±7.3mg，靈敏度為4905 LSB/g，輸出類型為數字/SPI。

結語

陀螺儀與加速度計是機器人應用的關鍵零部件，對于機器人移動的精確性具有重要的影響。由Murata采用3D MEMS技術推出的高度集成6-DOF的XYZ軸陀螺儀和XYZ軸加速度計，可以滿足機器人應用在精度、體積、溫度范圍上的需求，將是機器人應用的理想選擇。

審核編輯：劉清