精妙的對應(yīng)：人體內(nèi)耳與村田MEMS傳感器

慣性傳感器（如陀螺儀和加速度計(jì)）與人類耳內(nèi)的感知器官具有相似性。這些生物機(jī)制正啟迪著自動駕駛等現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展。

陀螺儀與加速度計(jì)能夠提供物體的朝向、運(yùn)動與平衡信息。而人體內(nèi)恰好存在與這兩種設(shè)備功能相近的感知結(jié)構(gòu)。在實(shí)現(xiàn)人類任務(wù)自動化（如自動駕駛）時(shí)，理解自身傳感器的運(yùn)作原理至關(guān)重要。在探討自動駕駛技術(shù)與計(jì)算機(jī)視覺之前，我們不妨先審視人耳的工作機(jī)制。

半規(guī)管系統(tǒng)
雙耳各有一套位于三個(gè)不同平面的半規(guī)管。內(nèi)耳的膜迷路中充滿名為內(nèi)淋巴液的液體，這些管道負(fù)責(zé)偵測頭部在三維空間中的角運(yùn)動：俯仰（前后擺動）、偏航（左右轉(zhuǎn)動）及側(cè)滾（頭部傾斜）。當(dāng)頭部旋轉(zhuǎn)時(shí)，管內(nèi)液體的流動會驅(qū)使毛細(xì)胞彎曲，產(chǎn)生神經(jīng)信號傳至大腦，從而判斷轉(zhuǎn)動方向與速度。

自動化系統(tǒng)中的傳感器與控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)類似頭部轉(zhuǎn)動時(shí)視覺穩(wěn)定的功能，此機(jī)制被稱為前庭眼動反射。

球囊與橢圓囊
作為耳石器官的球囊和橢圓囊位于內(nèi)耳前庭中，緊鄰半規(guī)管。其毛細(xì)胞嵌入凝膠狀物質(zhì)，表面附著耳石（碳酸鈣晶體）。這兩個(gè)器官正是人體的加速度傳感器——球囊對垂直運(yùn)動更敏感，橢圓囊則主要感知水平運(yùn)動。

當(dāng)人體前行、急?；蝾^部相對于重力的朝向改變時(shí)，凝膠物質(zhì)會相對于毛細(xì)胞產(chǎn)生位移。這種彎曲將被轉(zhuǎn)化為神經(jīng)信號傳遞至大腦，提供各軸向的運(yùn)動信息。

生物機(jī)理的技術(shù)啟示
半規(guī)管承擔(dān)了陀螺儀的功能，而球囊與橢圓囊則扮演了加速度計(jì)的角色。慣性傳感器數(shù)據(jù)的處理具有高度復(fù)雜性，涉及非對易性運(yùn)算等高級計(jì)算。人類大腦能否進(jìn)行非對易性運(yùn)算？有物理學(xué)家提出，人類對時(shí)間的感知正是源于非對易性！這為探索人機(jī)交互與輔助技術(shù)提供了極具價(jià)值的研究方向。

科學(xué)引領(lǐng)技術(shù)革新
大腦會整合這些類陀螺儀/加速度計(jì)傳感器的信號，并融合本體感覺與視覺系統(tǒng)的信息。這種整合幫助我們維持平衡、協(xié)調(diào)運(yùn)動、感知自身在環(huán)境中的位置。

當(dāng)各系統(tǒng)間信息失配時(shí)，就會引發(fā)眩暈等常見感受。過山車上獨(dú)特的失重感與腹部悸動，正是這些感知系統(tǒng)在高速運(yùn)動與方向突變時(shí)復(fù)雜互動的體現(xiàn)。

我們甚至可運(yùn)用愛因斯坦等效原理解釋：當(dāng)感受到向下引力時(shí)，亦可理解為正向上加速。而這正是機(jī)械式加速度計(jì)的實(shí)際測量原理。

人體啟發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新
人類不僅通過內(nèi)耳感知運(yùn)動，更能通過腹部直覺感受位移。北歐慣性科技公司正是借鑒人體這些精妙機(jī)能，運(yùn)用村田傳感器開發(fā)現(xiàn)代測量系統(tǒng)。

• SCH16T-K01包括一顆先進(jìn)的MEMS陀螺儀，其典型零偏不穩(wěn)定性為0.5 dph，噪聲密度達(dá)0.3 mdps/√Hz。SCH16T-K01還包含一顆MEMS加速度計(jì)，動態(tài)范圍高達(dá)26 g，可抵抗飽和和振動?？傮w來說，SCH16T-K01在整個(gè)溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出了卓越的線性和偏移穩(wěn)定性。
  
  
• SCH16T-K01的輸出經(jīng)過內(nèi)部交叉軸補(bǔ)償，無需在用戶端進(jìn)行大量校準(zhǔn)。此外，通過集成這些功能，SCH16T-K01可以在無需現(xiàn)場校準(zhǔn)的情況下，在機(jī)器控制和引導(dǎo)方面提供令人難以置信的精確測量。
  
  
• SCH16T-K01非常適合在嚴(yán)苛環(huán)境條件下追求高性能的應(yīng)用，其典型應(yīng)用包括：
  
  - 慣性測量單元（IMU）
  - 慣性導(dǎo)航和定位
  - 機(jī)器控制和引導(dǎo)
  - 動態(tài)傾角
  -機(jī)器人控制和無人機(jī)