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¿Qué es un sistema de navegación inercial?

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Un Sistema de Navegación Inercial (Inertial Navigation System) es un conjunto de sensores empleado para obtener la aceleración en cada uno de los tres ejes de movimiento X, Y y Z. De esta forma, a partir de unos sensores de movimiento (acelerómetros), unos sensores de rotación (giróscopos) y un pequeño computador (necesario para obtener la posición y la velocidad integrando la aceleración), es capaz de estimar la posición, orientación y velocidad de un objeto sin necesidad de una referencia externa.

Los sistemas de navegación inerciales se suelen utilizar en navegación marítima, aeronaves, misiles y naves espaciales, ya que un INS es capaz de detectar un cambio en la posición geográfica (un pequeño desplazamiento al norte o al este), un cambio en su velocidad (módulo y dirección) y un cambio en su orientación (rotación alrededor de un eje). Como este sistema no necesita una referencia externa (sólo inicialmente), es inmune a las interferencias que podría sufrir otro sistema, como el GPS.

Existen diferentes tecnologías para construir los acelerómetros: mecánicos, eléctricos, etc. Una posible estructura consiste en utilizar un dinamómetro (instrumento que se utiliza para medir fuerzas). Como sabréis, la segunda ley de Newton establece que

Fuerza

de esta forma si conocemos la masa del objeto, podemos medir con el dinamómetro la fuerza F que actúa sobre la masa, simplemente despejando de la ecuación obtenemos la aceleración:

Aceleracion

Los giróscopos son dispositivos empleados para medir la orientación. Presentan la ventaja frente a las brújulas magnéticas que son inmunes en relación con las anomalías electromagnéticas y ferromagnéticas que afectan a las primeras. Por otra parte, pueden aplicarse en situaciones en las que no existe campo geomagnético apreciable o cuando existen campos locales que provocan importantes perturbaciones.

Los giróscopos, o giroscopios, mecánicos están constituidos por un volante o masa que rota suficientemente rápido alrededor de un eje, con la propiedad de que el eje de rotación de la masa mantenga siempre su orientación. Si el eje de rotación del giróscopo es visto por un observador sobre la Tierra, observaría un movimiento aparente de rotación que es debido a la propia rotación de la Tierra sobre su eje. Sin embargo, si el eje del giróscopo está en la dirección de giro de la Tierra (en dirección a la estrella polar), no se produce el movimiento aparente. También existen giróscopos electrónicos, que emplean el efecto de aceleración Coriolis

Via | Robótica, Manipuladores y Robots Móviles. Anibal Ollero Baturone

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