陀螺儀

陀螺儀是一種感測器，用來測量某物體轉得有多快——它的轉動速率。如果說加速度計感受的是沿直線被推，那麼陀螺儀感受的就是旋轉。如果機器人迅速向左轉身，它的陀螺儀會報告一個很高的轉動速度；當機器人靜止不動時，陀螺儀讀數接近零。它並不告訴你機器人朝向哪個方向，只告訴你此刻朝向變化得有多快，就像一個測轉動的速度計，而不是指南針上的指針。

和它的表親加速度計一樣，現代陀螺儀也是MEMS晶片，裡面有刻蝕在矽片中微小的振動結構。其中的竅門微妙卻精巧：當一個振動的物體被轉動時，它上面會出現一股微弱的側向力（科里奧利效應），晶片測量這股力，就能算出轉動的速度。它內部並沒有真正旋轉的輪子——只有些微觀的部件來回嗡嗡振動，去感知旋轉所產生的那一點輕推。

知道了轉動速率，機器人就能透過把轉動隨時間累加起來，算出自己實際的朝向——這個過程叫積分，其實就是不斷累積，好比把每一次小小的轉動一筆筆記下總帳。麻煩在於漂移：每個讀數都帶著一絲誤差，每秒累加成千上萬次，會讓角度的估計慢慢偏離真相，於是一個無人理會的陀螺儀會慢慢「以為」自己轉了，其實並沒有。這正是為什麼陀螺儀通常要和加速度計搭檔放在IMU裡，好讓重力那股穩定的牽引不斷把估計拉回到誠實的軌道上。