現(xiàn)在，當我們開啟安兔兔檢測手機硬件的時候，經常能發(fā)現(xiàn)在傳感器一欄中有一個叫陀螺儀傳感器的東西。這個東西在手機上主要是用來檢測手機姿態(tài)的，我們玩體感游戲少不了它，一些手機拍照時候的防抖也要用到它。不過，這個看似普及的東西來歷其實非常高大上，它到底是個什么東西呢？我們來看一下。

陀螺儀的發(fā)明

現(xiàn)在手機里面的陀螺儀傳感器已經進化成一塊小小的芯片了，但是在陀螺儀出現(xiàn)的時候，它確是一個機械裝置。

機械陀螺儀
目前，人們普遍認為是1850年法國的物理學家萊昂·傅科（J.Foucault）為了研究地球自轉，發(fā)明了陀螺儀。那個時代的陀螺儀可以理解成把一個高速旋轉的陀螺放到一個萬向支架上面，這樣因為陀螺在高速旋轉時保持穩(wěn)定，人們就可以通過陀螺的方向來辨認方向，確定姿態(tài)，計算角速度。
萬向支架可以保證無論怎么轉動，陀螺都不會倒，萬向支架這個東西最早可以追溯到中國幾千年前的香爐。

早期的陀螺儀
陀螺儀發(fā)明以后，首先被用在航海上（當年還沒有發(fā)明飛機），后來被用在航空上。因為飛機飛在空中，是無法像地面一樣靠肉眼辨認方向的，而飛行中方向都看不清楚危險性極高，所以陀螺儀迅速得到了應用，成為飛行儀表的核心。
到了第二次世界大戰(zhàn)，各個國家都玩命的制造新式武器，德國人搞了飛彈去炸英國，這是今天導彈的雛形。從德國飛到英國，千里迢迢怎么讓飛彈能飛到，還能落到目標呢？
于是，德國人搞出來慣性制導系統(tǒng)。慣性制導系統(tǒng)采用用陀螺儀確定方向和角速度，用加速度計測試加速度，然后通過數(shù)學計算，就可以算出飛彈飛行的距離和路線，然后控制飛行姿態(tài)，爭取讓飛彈落到想去的地方。
二戰(zhàn)時候，計算機也好，儀器也好，精度都是不太夠的，所以德國的飛彈偏差很大，想要炸倫敦，結果炸得到處都是，頗讓英國人恐慌了一陣。
不過，從此以后，以陀螺儀為核心的慣性制導系統(tǒng)就被廣泛應用于航空航天，今天的導彈里面依然有這套東西，而隨著需求的刺激，陀螺儀也在不斷進化。

目前，傳統(tǒng)上的機械陀螺儀正在被淘汰，有高精度需求的地方用的是激光陀螺儀，而普及方面則是微機電陀螺儀。
因為微機電陀螺儀（MEMS）屬于微電子產品，發(fā)展迅速，而且成本越來越低，所以用途越來越廣。我們的智能手機因為有檢測動態(tài)的需求，于是就用上了微機電陀螺儀（MEMS）。

無處不在的陀螺儀
本來陀螺儀是高大上的存在，但是因為微機電陀螺儀（MEMS）的出現(xiàn)，低成本的陀螺儀可以用在很多領域。
三軸陀螺儀自iPhone 4引入之后受到大家的關注，不過陀螺儀目前在手機上的應用其實還不是很廣泛，現(xiàn)在比較常用于各種體感游戲、大型游戲，以及廠商開發(fā)的擴景應用和手勢功能等。游戲方面經常用于第一視角類射擊游戲，還有飛行、體育類游戲，隨著手機的上下左右擺動，鏡頭也跟著擺動，就好像手中的手機變成了瞄準器。沒有陀螺儀的機型。
除了我們熟悉的智能手機以外，汽車上也用了很多微機電陀螺儀，在高檔汽車中,大約采用25至40只MEMS傳感器，用來檢測汽車不同部位的工作狀態(tài)，給行車電腦提供信息，讓用戶更好的控制汽車。
在導航應用上，由于現(xiàn)在網絡和GPS已經能比較準確地實現(xiàn)導航效果，只不過如果有陀螺儀，在隧道或高大建筑物沒有GPS訊號時，可以通過陀螺儀來測量汽車的偏航或直線運動位移，保持導航的準確性。另外，理論上陀螺儀在拍照和攝像能起到一定防抖作用，當然不能與光學防抖鏡頭相比。
在無人機、穿戴式設備，物聯(lián)網，甚至現(xiàn)在熱炒的工業(yè)4.0，互聯(lián)網+上面，同樣離不開它，只要是需要檢測運動狀態(tài)的地方，就有微機電陀螺儀（MEMS）。
165年前，萊昂·傅科發(fā)明陀螺儀是為了科學研究。如今，這個小東西卻讓我們的生活有了翻天覆地的改變，如果沒有它，就沒有飛機，沒有火箭，沒有現(xiàn)代生活，這恐怕是他的發(fā)明者都沒有想到的。小小的陀螺儀，讓我們的世界變得更美好。

陀螺儀的原理

陀螺儀的原理就是，一個旋轉物體的旋轉軸所指的方向在不受外力影響時，是不會改變的。人們根據(jù)這個道理，用它來保持方向，制造出來的東西就叫做陀螺儀。陀螺儀在工作時要給它一個力，使它快速旋轉起來，一般能達到每分鐘幾十萬轉，可以工作很長時間。然后用多種方法讀取軸所指示的方向，并自動將數(shù)據(jù)信號傳給控制系統(tǒng)。

在現(xiàn)實生活中，陀螺儀發(fā)生的進給運動是在重力力矩的作用下發(fā)生的。

陀螺儀的應用

陀螺儀器最早是用于航海導航，但隨著科學技術的發(fā)展，它在航空和航天事業(yè)中也得到廣泛的應用。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控制系統(tǒng)中的一個敏感元件，即可作為信號傳感器。根據(jù)需要，陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號，以便駕駛員或用自動導航儀來控制飛機、艦船或航天飛機等航行體按一定的航線飛行，而在導彈、衛(wèi)星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中，則直接利用這些信號完成航行體的姿態(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，能減小船舶在風浪中的搖擺，能使安裝在飛機或衛(wèi)星上的照相機相對地面穩(wěn)定等等。作為精密測試儀器，陀螺儀器能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導彈發(fā)射井等提供準確的方位基準。由此可見，陀螺儀器的應用范圍是相當廣泛的，它在現(xiàn)代化的國防建設和國民經濟建設中均占重要的地位