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无需GPS 机器人也能回家

无需GPS 机器人也能回家

研究人员设计的全新“蚂蚁机器人”重2.3千克,有6只脚,配备一个光学罗盘和一个指向太阳的光学运动传感器,能像沙漠蚂蚁一样,探索周围环境并自行回家。

图片来源:美国《每日科学》网站

据美国《每日科学》网站近日报道,法国研究人员受沙漠蚂蚁的启发,研制出一款新型“蚂蚁机器人”(AntBot),这是首款无需全球定位系统(GPS)就可以自由探索周围环境并自动返回的行走机器人。这项研究为自动驾驶车辆和机器人技术导航开辟了新途径。

人眼对偏振光和紫外线辐射并不敏感,但蚂蚁却用此来给自己定位,箭蚁属(Cataglyphis)沙漠蚂蚁在这方面尤为突出,它们可以在沙漠阳光的直射下行走几百米寻找食物,然后直线返回巢穴,而不会迷路。

研究人员指出,沙漠蚂蚁非凡的导航天赋依赖两条信息:使用一种“天体指南针”借助太阳的偏振光来测量航向,从而给自身定位;通过简单计算行走的步数并结合它们相对于太阳的运动率测量行走的距离。一旦距离和航向这两个基本信息相组合,它们就可以顺利班师回巢。

法国国家科学研究中心(CNRS)和艾克斯-马赛大学(AMU)的研究人员设计的全新的“蚂蚁机器人”正是复制了沙漠蚂蚁这种卓越的导航能力。该机器人配备了一个光学罗盘,用于通过偏振光确定其前进的方向;并通过一个指向太阳的光学运动传感器来测量所行进的距离。

在实验中,“蚂蚁机器人”利用这些信息,就能像沙漠蚂蚁一样,探索周围环境并在行进了14米后自行回家,精确度达1厘米。该机器人重量仅为2.3千克,有6只脚,使其可以在轮式机器人和无人机部署非常困难的复杂环境(如灾区、崎岖的地形、探索外星土壤等)中移动。

研究人员指出,“蚂蚁机器人”也有助于科学家进一步加强对沙漠蚂蚁如何导航的理解。不过,在将该机器人用作航空机器人或用于汽车工业领域前,他们必须厘清在夜间或更长距离如何操作该机器人。

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