Giroscopios para sistemas no tripulados: drones, UAV, USV, UUV

¿Qué es un giroscopio?

Giroscopio vertical en miniatura Memsic

Los giroscopios, o giroscopios, son dispositivos que se utilizan para detectar la velocidad angular y, por lo tanto, medir el movimiento y la orientación. El diseño básico del giroscopio mecánico consiste en una rueda giratoria montada sobre un eje que puede adoptar cualquier orientación, con toda la estructura montada sobre un cardán. Debido a la conservación del momento angular, la orientación del eje no se verá afectada por la inclinación o rotación de todo el dispositivo. Por lo tanto, los giroscopios pueden utilizarse para medir los cambios en la posición relativa entre el dispositivo y cualquier plataforma en la que esté montado.

Los giroscopios de precisión son esenciales para medir el movimiento, detectar el movimiento angular para los sistemas de navegación y corregir la orientación y el equilibrio.

Giroscopios MEMS y giroscopios de fibra óptica

Los giroscopios también pueden basarse en otros principios de funcionamiento. Los giroscopios MEMS (sistemas microelectromecánicos) utilizan el efecto Coriolis, midiendo la aceleración tangencial de una masa vibrante sobre una plataforma giratoria. Los giroscopios MEMS suelen ser muy pequeños y se presentan en forma de circuitos integrados, con salidas analógicas y digitales.

Los giroscopios de fibra óptica (FOG) utilizan el patrón de interferencia de dos rayos láser que pasan por la misma fibra óptica en diferentes direcciones. El rayo que viaja en dirección contraria a la rotación experimenta un retraso de trayectoria más corto, y esta diferencia se puede medir. Sensores giroscópicos para drones

Gladiator G150Z High Performance Gyroscope

Tres giroscopios montados en ángulo recto entre sí pueden detectar la velocidad angular en los tres ejes: guiñada, cabeceo y balanceo. Estos sensores giroscópicos de tres ejes se pueden utilizar para detectar cuándo un dron o un vehículo no tripulado gira en cualquier plano, y esta información se puede utilizar para estabilizar el vehículo en vuelo y compensar los efectos del viento.

Los giroscopios de seis ejes incorporan un acelerómetro de tres ejes que permite al sistema medir también la cantidad de aceleración estática debida a la gravedad y hacer frente a movimientos más complejos.

Los giroscopios, junto con los acelerómetros y otros sensores como los magnetómetros, se utilizan para crear IMU (unidades de medición inercial), que fusionan los resultados de todos estos sensores y proporcionan información que puede utilizarse para calcular la orientación y la velocidad de un dron.

En muchas plataformas no tripuladas, estos datos son procesados por un sistema de referencia de actitud y rumbo (AHRS), que calcula estimaciones en tiempo real del balanceo, la inclinación y el rumbo para el control y la estabilización del vuelo.