Trong trận đấu giữa Thụy Điển và Tunisia ngày 15/6 tại FIFA World Cup 2026, khán giả được trải nghiệm lợi ích của cảm biến chuyển động siêu chính xác, khi bóng Trionda "lên tiếng" rằng tiền đạo Alexander Isak của Thụy Điển chạm bóng trước tiền vệ Mattias Svanberg. Nhờ bằng chứng đó, trọng tài quyết định Svanberg không việt vị và bàn thắng được công nhận.

Đây không phải lần đầu cảm biến trong trái bóng giúp phân giải một tình huống gây tranh cãi. Trong kỳ World Cup đầu tiên ứng dụng công nghệ này năm 2022, cảm biến xác định Ronaldo không phải cầu thủ cuối cùng chạm bóng trong chiến thắng 2-0 của Bồ Đào Nha trước Uruguay, dù cầu thủ này khẳng định ngược lại.

Cảm biến được Adidas sử dụng trong bóng gọi là MEMS IMU, kết hợp của hai nhánh công nghệ: cảm biến đo lường quán tính (IMU) và hệ thống cảm biến vi - điện - cơ khí (MEMS).

Stay

Playback speed

1x NormalQuality

AutoBack322p240p144pAutoBack0.25x0.5x1x Normal1.5x2x

/

Skip

Ads by

Sự ra đời

Theo Institute of Navigation, IMU được phát triển ở Mỹ cuối những năm 1940 bởi Phòng thí nghiệm Đo lường thuộc Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) cùng hai công ty Northrop và Autonetics, dưới sự tài trợ của Không quân Mỹ. Trong thập niên 1960, các hệ thống này tiếp tục "tiến hóa", được ứng dụng trong chương trình Apollo, máy bay quân sự và máy bay thương mại.

Hệ thống quán tính đời đầu trên tàu vũ trụ Apollo tại Phòng thí nghiệm Thiết bị đo đạc của MIT. Ảnh: Draper

IMU cơ học đời đầu giống như một khối cảm biến cố gắng đứng yên trong không gian, nhờ hệ thống gimbal (cân bằng thiết bị) chuyển động tự do xung quanh. Cảm biến thứ nhất, đo gia tốc tuyến tính, hoạt động bằng cách cho một khối nặng hoặc con lắc phản ứng với gia tốc, rồi đo độ lệch hoặc lực điện từ cần thiết để giữ nó đứng yên.

Cảm biến thứ hai, gọi là con quay hồi chuyển, làm nhiệm vụ đo tốc độ quay, hoạt động bằng cách cho rotor quay nhanh đặt trong khung gimbal. Hệ thống dựa trên định luật bảo toàn mô-men động lượng: khi một rotor đang quay nhanh, trục quay có xu hướng giữ nguyên hướng trong không gian. Nếu thiết bị đặt cảm biến quay, rotor trong gimbal sẽ chống lại sự thay đổi hướng thay vì không quay theo một góc tương ứng. Cuối cùng, hệ thống máy tính phân tích sự khác biệt hướng của rotor và vỏ thiết bị để xác định tốc độ quay.

IMU thế hệ đầu có kích thước lớn do chứa nhiều cảm biết, hệ khung treo gimbal, động cơ, mạch điều khiển. Chẳng hạn, IMU sử dụng trong chương trình Apollo nặng khoảng 10 kg, chưa tính toàn bộ máy tính dẫn đường, nguồn và các phần điện tử phụ trợ khác.

Bước ngoặt diễn ra khi công nghệ MEMS, cho phép tạo ra chi tiết cơ khí cực nhỏ giúp mô phỏng cảm biến gia tốc và con quay hồi chuyển ngay trên chip. Những bộ phận cơ khí từng phải chế tạo ở kích thước lớn nay có thể thu nhỏ xuống cỡ micromet. Các nền tảng MEMS bắt đầu hình thành từ thập niên 1960, nhưng phải đến thập niên 1990 mới được thương mại hóa.

Trong lịch sử IMU MEMS, cảm biến gia tốc ra đời và phổ biến trước con quay hồi chuyển. Năm 1991 được xem là cột mốc quan trọng, khi Analog Devices giới thiệu ADXL50, cảm biến gia tốc MEMS đầu tiên tích hợp hoàn toàn trên chip, đủ nhạy để đo va chạm hay rung động và đủ rẻ để sản xuất hàng loạt. Nhu cầu từ ngành ôtô, đặc biệt là hệ thống túi khí, thúc đẩy MEMS phát triển nhanh. Khi xe bị va chạm, cảm biến phát hiện gia tốc đột ngột và gửi tín hiệu cho bộ điều khiển - một trong những ứng dụng đầu tiên giúp MEMS bước ra khỏi phòng thí nghiệm.

IMU MEMS bắt đầu phổ biến từ thập niên 2000 do ngày càng nhỏ, rẻ, tiết kiệm điện và đủ chính xác cho thiết bị tiêu dùng. Người dùng smartphone trải nghiệm IMU MEMS hằng ngày, mỗi khi điện thoại xoay màn hình, đếm bước chân, tự động sáng khi được cầm lên. Các thiết bị như smartwatch, máy ảnh, máy chơi game, drone, robot cũng sử dụng cảm biến này để nhận biết chuyển động.