没有GPS和地图的导航是什么? “机器蚂蚁”可以利用太阳回家

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机器蚂蚁

受到生活在撒哈拉沙漠中的箭蚂蚁的启发,法国研究人员开发出一种“机器蚂蚁”,可以识别道路,并利用太阳来寻找回路。这是第一款可以自由探索周围环境并自动返回的步行机器人,无需全球定位系统(GPS)。这提供了研究可用于自动驾驶车辆和机器人的新导航方法的想法。

导航原理

模仿沙漠蚂蚁并使用“天体指南针”进行定位

大多数昆虫依赖于信息素导航的分泌,但撒哈拉沙漠的高温可以瞬间干燥这种信息素,而生活在这里的箭蚂蚁已经进化出一种特殊的导航能力:利用特定阳光带的偏振光来确定方向,同时记录步数,然后结合计算返回巢的确切路径。

参与这项新研究的法国biorobot专家Stefan Viole解释说,虽然太阳没有看到太阳的偏振光,但可以想象,根据太阳的位置,在某个方向上有一些线条。天空。在天空地图中,箭蚂蚁使用这些线来确定方向。其次,通过计算其步数和光流来确定行进距离。

研究人员发现沙漠蚂蚁具有超强的导航能力,它们可以在强大的敌人环境中喂食数百米,然后直接返回巢穴。受此启发,研究人员开发出具有“光学罗盘”和“光线运动传感器”的“机器蚂蚁”。

研究进展

行走14米后,“直线”返回起点,误差仅为1 cm

来自法国艾克斯 - 马赛大学和国家科学研究中心的研究人员在美国新版《科学·机器人学》中报道称,“机器蚂蚁”重量仅为2.3千克,直径为45厘米,每英尺6英尺,每个腿具有3个自由度,完全由3D打印,可以达到最大步行速度约90厘米/秒。它可以走14米的“曲折”步行并以直线返回起点,最终误差仅为1厘米左右。

距离和航向是研究人员在沙漠蚂蚁中学到的两个基本信息,也是“机器蚂蚁”的两个基础。安装在“机器蚂蚁”上的“光学罗盘”可以通过两个光电二极管将太阳发出的紫外偏振光转换成电信号。 “光移动传感器”可以通过步数,机器和地面的相对速度来确定移动距离。在组合运动方向和距离之后,“机器蚂蚁”可以确定相对于起始点的当前位置。

由于紫外线可以穿透云层,“机器蚂蚁”可以在晴朗或多云的天气中精确定位。

实际应用

可以在崎岖地形上工作,以补充无人驾驶技术

六英尺的“机器蚂蚁”具有很高的灵活性,可以在轮式机器人和无人机无法工作的复杂环境中工作,例如灾区,崎岖的地形和外星土壤。

研究人员表示,在城市环境中,使用GPS定位的自动驾驶技术可能会因磁场干扰而导致误差。 “机器蚂蚁”使用的定位技术是GPS的有力补充。 “我们正与同一家汽车制造商合作,将我们的'Astronomical Compass'放到无人驾驶车辆上。”Violé表示,未来有必要探索如何在夜间和更长时间使用这项技术。综合新华社,科技日报等

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浏览 (9)  •  2019-03-12  •