感測器與訊號處理

加速度計

加速度計是一種感測器,用來測量某物體沿直線被推或被拉的強度——物理學上稱之為加速度。一個好用的想像方法是:設想一個盒子裡有一個掛在彈簧上的小重物。當盒子猛地向前一衝,重物因為跟不上而落在後面,拉扯彈簧;感測器測量這股拉力,報告盒子被加速的方向和強弱。加速、煞車,或者被撞一下,加速度計都能感覺到。

這裡有一個巧妙之處:對這種感測器來說,重力感覺起來和加速度一模一樣。哪怕一個完全靜止的加速度計,也會讀到一個穩定的、向上的、大小為一個g的推力,因為地面在不停地把它向上托住、對抗重力。這一點出奇地有用——透過感知「下方」指向哪裡,機器人就能推算出自己傾斜了多少。你的手機正是這樣知道在你側過它時要旋轉螢幕的,機器人也正是這樣在翻倒之前就察覺到自己在傾斜的。

現代加速度計是MEMS晶片,即微機電系統,意思是彈簧和重物都被刻蝕在矽片裡,小到要用顯微鏡才看得見,卻只要幾分錢、能放在指尖上。這般微小的代價是雜訊:讀數會抖動,而且它分不清等速巡航和靜止不動,因為等速運動意味著沒有額外的推力。所以機器人主要用加速度計來感知傾斜和突如其來的顛簸,並搭配其他感測器來填補空缺。

一架無人機用它的加速度計來感覺哪邊是下方,從而能在空中保持自身水平,而不是慢慢歪向一邊失去平衡。

感知重力的方向,能讓機器人保持自身水平。

靜止的加速度計讀到的是一個g的向上支撐力,而不是零——這個特點讓它很擅長測傾斜,卻讓它單獨測量真實運動變得棘手。

又稱
加速规g-sensor