法國研發新型迷你飛行器 無需加速度傳感器

法國國家科學研究中心研究人員日前根據飛行昆蟲視覺機理，成功開發出全球首個不帶重力加速度計即可沿崎嶇表面自由飛行的迷你飛行器。

從無人機到運載火箭，目前所有的飛行器都裝有重力加速度計，用于在飛行時檢測重力方向，獲取自身橫向和縱向傾斜的角度，從而保證平衡。然而，昆蟲在飛行當中依靠的卻是一種完全不同的視覺導航方式。大量生物學實驗表明，飛行昆蟲是通過其復眼視網膜感知周圍環境的光流信息來控制飛行的。

受昆蟲視覺機理的啟發，研究人員在這款名為“BeeRotor”的迷你飛行器“眼睛”上方和下方安裝了24個光電二極管，作為“光流感測器”在飛行時感知周圍環境，從而對飛行進行反饋性調整，躲避各類障礙物。扮演飛行器“大腦”角色的是三個“反饋回路”，分別用于控制飛行高度、速度和平衡。

這個迷你飛行器重量僅80克，不帶重力加速度計和測量飛行速度、高度的裝置，卻能夠在各種高低不平或處在運動變化中的環境下自如飛行。例如，它能夠在內壁不規則且處于運動狀態的管道內飛行。

研究人員介紹說，由于本身具有一定的重量和體積，重力加速度計不適用于小型飛行器。這種模擬昆蟲視覺機理的導航技術能夠有助于飛行器的“小型”化發展，在工業領域具有重要用途，例如開發可用于管道系統檢測等方面的小型裝置。法國研究人員的這一成果被刊登在最新一期的英國專業期刊《生物靈感和生物模擬》上。

延伸閱讀：雖然這架小飛行器用不到加速度傳感器，但是加速度傳感器是一種非常重要的電子元器件，我們還是要了解一下。

加速度傳感器是一種能夠測量加速力的電子設備。加速力就是當物體在加速過程中作用在物體上的力，就好比地球引力，也就是重力。加速力可以是個常量，比如g，也可以是變量。加速度計有兩種：一種是角加速度計，是由陀螺儀（角速度傳感器）的改進的。另一種就是線加速度計。

壓電式

壓電式加速度傳感器又稱壓電加速度計。它也屬于慣性式傳感器。壓電式加速度傳感器的原理是利用壓電陶瓷或石英晶體的壓電效應，在加速度計受振時，質量塊加在壓電元件上的力也隨之變化。當被測振動頻率遠低于加速度計的固有頻率時，則力的變化與被測加速度成正比。

壓阻式

基于世界領先的MEMS硅微加工技術，壓阻式加速度傳感器具有體積小、低功耗等特點，易于集成在各種模擬和數字電路中，廣泛應用于汽車碰撞實驗、測試儀器、設備振動監測等領域。

電容式

電容式加速度傳感器是基于電容原理的極距變化型的電容傳感器。電容式加速度傳感器/電容式加速度計是對比較通用的加速度傳感器。在某些領域無可替代，如安全氣囊，手機移動設備等。電容式加速度傳感器/電容式加速度計采用了微機電系統（MEMS）工藝，在大量生產時變得經濟，從而保證了較低的成本。

伺服式

伺服式加速度傳感器是一種閉環測試系統，具有動態性 能好、動態范圍大和線性度好等特點。其工作原理，傳感器的振動系統由 \"m-k”系統組成，與一般加速度計相同，但質量m上還接著一個電磁線圈，當基座上有 加速度輸入時，質量塊偏離平衡位置，該位移大小由位移傳感器檢測出來，經伺服放大器 放大后轉換為電流輸出，該電流流過電磁線圈，在永久磁鐵的磁場中產生電磁恢復力，力圖使質量塊保持在儀表殼體中原來的平衡位置上，所以伺服加速度傳感器在閉環狀態下工作。由于有反饋作用，增強了抗干擾的能力，提高測量精度，擴大了測量范圍，伺服加速度 測量技術廣泛地應用于慣性導航和慣性制導系統中，在高精度的振動測量和標定中也有應用。