受沙漠螞蟻啟發,科學家開發出不需 GPS 便可導航回家的步行機器人

作者 | 發布日期 2019 年 02 月 15 日 15:15 | 分類 尖端科技 , 機器人 follow us in feedly


受沙漠螞蟻的啟發,法國國家科學研究中心(CNRS)和艾克斯馬賽大學(AMU)團隊設計出第一個不須 GPS 就可隨機探索環境並自己返家的機器人「AntBot」,這項工作為自駕車和機器人技術導航開闢了新戰略。

人眼對偏振光(polarized light)和紫外線輻射不敏感,但對名為 Cataglyphis 的沙漠螞蟻來說,這些光線正好可用來定位自己在哪裡,並找到返家的路。

由於沙漠環境的炎熱使動物無法用費洛蒙標註,Cataglyphis 為了確保出外尋找食物後回程不會迷路,牠們會使用天空的偏振光透過簡單的計算步驟來測量航向,再運用眼睛對太陽運動速度的光學測量來確認距離。

透過這種稱為路徑整合(path integration)的過程,將距離和航向兩個基本資訊結合,沒有費洛蒙的協助,Cataglyphis 外出尋找食物後也能順利返回巢穴。

為了讓 AntBot 有相同能耐,團隊配置了一個光學羅盤來透過偏振光確定航向,並透過指向太陽的光學運動感測器來測量涵蓋的距離。有了這些資訊,AntBot 證明能像沙漠螞蟻一樣探索環境並返回基地,在 14 公尺的涵蓋距離中精確到 1 公分。

AntBot 的重量只有 2.3 公斤,有 6 英尺高的移動性,可在複雜環境移動,像是災區、崎嶇地形或探索外星土壤等,而這些地方正好輪式機器人和無人機難以運用。

在類似螞蟻遇到的光照條件下,AntBot 整個歸巢軌跡記錄的誤差小至 0.67%,研究團隊認為,這種極簡感測器做到的導航精確度證明,生物啟發機器人技術有巨大的創新能力,未來或許有機會探索其他領域的潛在應用。

(首圖來源:CNRS/Julien Dupeyroux

關鍵字: , ,