Сегодня это слово на слуху. Если в двух предложениях выделить, это прибор в котором используются энергия вращающегося тела и он используется для позиционирования тела в пространстве. А теперь подробнее и по порядку.
История возникновения гироскопа относится еще к началу 19 века, а широкое использование он получил в 20 веке в основном в военной технике ( для стабилизации хода торпеды или полета самолета). Самый простой пример гироскопа в быту - это обычный волчок или юла. Чем быстрее он вращается, тем он более устойчив, но при этом спокойно перемещается по поверхности. В момент остановки его начинает "лихорадить" - это как раз процесс момент смены оси вращения и хаотичные выбросы энергии.
Принцип действия гироскопа основан на законе сохранения энергии и и свойстве вращающегося тела - сохранять свое угловое положение относительно осей координат в пространстве. Это значит, если в данной конструкции раскрутить ротор, то при перемещении нечего не происходит, а при вращении вокруг любой из осей, положение ротора неизменно, а корпус и обе рамы будут свободно менять свое положение.
Таким образом если проградуировать шкалы у корпуса и рам, то можно понимать на сколько было отклонение в конкретных значениях.
Как видим из рисунка, сила тяжести хоть и действует на гироскоп, но не действует на его положение наклона в пространстве.
Почему нам важно знать про гироскоп, это единственный способ знать о своем угловом положении в пространстве. С помощью него можно создать внутреннюю систему координат и стабилизировать свое положение. На первой картинке представлен трехосевой гироскоп, который может быть заменен тремя одно осевыми, каждый из которых отвечает за свою ось. Тогда конструкция проще для каждого гироскопа, но в целом сложнее. Для того чтобы гироскоп постоянно был в работе его постоянно необходимо поддерживать механической энергией - держать обороты с помощью электродвигателя. Отличный пример гироскопа есть на этом видео.
Тут, кстати, показан маятник Джанибекова, он тоже является своеобразным гироскопом.
Еще одно свойство гироскопа проявлется в момент поворота оси вращения. Если взять в руки велосипедное колесо за втулку и раскрутить, то оно станет гироскопом. Теперь смотря на колесо в плоскости вращения, попробуйте повернуть втулку по часовой стрелке, плоскость колеса тут же начнет разворачиваться к Вам. Именно по этой причине, велосипед на низкой или нулевой скорости не устойчив, а при большой скорости, когда два колеса - гироскопы то, чтобы его уронить, надо постараться.
Помимо механических или роторных гироскопов, есть еще пьезоэлектрические гироскопы, вибрационные гироскопы, оптические гироскопы.
Особенно хорошо гироскопы применяются в современных игрушках, таких как, квадрокоптеры, вертолеты. Но помимо самих чувствительных элементов, большую роль играет вычислительная база и программа. Это на самом деле очень серьезные задачи, требующие глубоких знаний как в математике, так и в регулировании.
В любом случае изучение робототехники будет требовать от Вас освоения этого прибора и мат. аппарата работы с ним.
Если Вам понравилась публикация, подписывайтесь на канал, за Ваши лайки чаще показывают Наши публикации.
Для поиска публикаций через поисковые системы, просто вводите слово Вивитроника.
Свои комментарии можете предлагать в группе вконтакте,
Если есть вопросы или по желания, то пишите, через Обратную связь.
Канал телеграм.