Øverst til venstre, en Cataglyphis ørkenen ant; nederst til venstre, den Australske ørkenen ant Melophorus bagoti; høyre, AntBot.Bilde: Dupeyroux, et al (Science Robotics)
Forskere i Frankrike kaller sine seks-legged skapelsen “AntBot.” Dette 9-tommers roboten ikke bare skitter rundt som en ørken ant, selv om det også låner sine unike navigasjons ferdigheter.
Disse ferdighetene, vist frem i en ny studie publisert i Science Robotics på onsdag, kunne en dag la roboter til å finne sin vei tilbake hjem uten behov for konvensjonelle sporing teknikker som GPS.
Insekt eller arachnid-basert roboter er ikke akkurat en ny greie. Bein, roboter, i motsetning til de som er på hjul, er det bedre ved kjøring i ulendt terreng. Men forskerne bak AntBot, basert på Aix-Marseille Universitet i Sør-Frankrike, slått til to svært forskjellige arter av beite ant for inspirasjon i deres design: Cataglyphis fortis av Sahara og Melophorus bagoti av Sentrale Australia.
Den AntBot i sin fulle prakt.Foto: Dupeyroux, et al (Science Robotics)Ifølge hovedforfatter Julien Dupeyroux, en ingeniør og PhD-student i Biorobotics i Aix-Marseille, ørken maur reise store avstander på jakt etter mat, men de kan ikke bruke luktesansen for å vende hjem, takket være den brennende miljøer de lever i. Men de har funnet måter å kompensere.
“Det viktigste er at ørkenen maur kan ikke se pheromone stier for å finne deres måte som molekyler falt på bakken ville øyeblikkelig bli ødelagt av den ekstreme varmen,” sa Dupeyroux, og legger til at utendørs temperaturer kan kjøre høyt som 150 grader Fahrenheit i løpet av maur’ beite turer. “Gjennom hele sin evolusjon, ørken maur som Cataglyphis har utviklet sensoriske modaliteter for å gjøre dem i stand til å lokalisere, med hensyn til deres reir inngang.”
Med andre ord, maur bruker en rekke triks for å hjelpe dem å finne ut, og husk hvor deres hjem er i forhold til deres nåværende sted—en evne forskere kaller banen integrasjon (når folk gjør dette, det heter dead reckoning).
Maur’ sammensatte øyne, for eksempel, inneholder unike fotoreseptorer som fange ultrafiolett lys fra Solen som er blitt polarisert med spredt luftmolekyler. Dette mønsteret av UV-lys, men endringer som solen beveger seg over himmelen. Ved å spore disse skiftende mønstre, maur i hovedsak har et internt, celestial kompass som gir dem mulighet til å avgjøre hvilken retning de står overfor. Den samme teknikken kan også ha blitt brukt av Viking seilere i havet til å navigere på overskyete dager.
De kan også spore hvor fort bakken ser ut til å være beveger seg over øynene, som er kjent som optiske flow (neste gang du er i en bil eller sykkel, for eksempel, bare betale nær oppmerksomhet til hvordan verden ser ut til å være på vei forbi deg—det er fiberoptisk flow). Optic flyt, sammen med maur’ bevissthet om hvor mange skritt de har tatt i løpet av en tur, gir dem mulighet til å anslå hvor langt de har reist. Sette det sammen med det celestiale kompass, og du har en levende, kan puste målsøker med seks bein.
Dupeyroux og hans team løftet disse triks, sammen med maur’ strut, for å skape 3D-printede, Raspberry Pi-led, fullt autonome AntBot. Så de sendte bot ut til tilfeldig gå rundt for en kort stund i en rekke miljøer, før du ber om det for å returnere hjem.
Den AntBot var anstendig nok til å finne raskeste vei hjem med kun ett eller to av maur ” triks, men når alle tre ble kombinert, det var nesten feilfri.
Funnene tyder på AntBot ikke akkurat “tror” ganske som en maur, delvis fordi vi ikke fullt ut forstår hvordan ørkenen maur bruke alle sine offisielle signaler. Men nesten perfekt ytelse av AntBot er fortsatt imponerende, Dupeyroux sa, spesielt siden det ble gjort med relativt billig tech og materialer.
Opprinnelig, han estimert, kan det koster oppover på $85,000 å lage en bot med en rekke sensorer som etterlignet ant er sammensatte øyne helt. Men boten er mindre komplekse sensorer som fortsatt var i stand til å gjenskape den unike fotoreseptorer brukt til det celestiale compass, de bidro også til å kjøre ned den endelige kostnadene med å designe og produsere AntBot til rundt $500.
“Vi viste at vår løsning er biologisk plausibelt, og at det har fremragende resultater, så vel.” sa han.
Navigasjonsutstyr kunnskap som vises av AntBot kan en dag bli satt til god bruk av teknologi som siste mil levering droner eller smart-biler, Dupeyroux sa. Ideelt sett disse robotene ville bruke en kombinasjon av ulike metoder for å navigere på egen hånd, inkludert GPS. Men AntBot er en pose med triks kan gi noen fordeler i forhold til eksisterende metoder i visse situasjoner.
“Selv om GPS-en har en stor betydning i hele verden navigasjon, den lider av flere grenser,” Dupeyroux sa. Disse inkluderer signal feil når rundt høye bygninger; et relativt lite område av nøyaktighet for mindre enheter, som smarttelefoner, og ikke er spesielt god på overskyet, regn, eller snørike dager. Den AntBot og roboter som det skal, i hvert fall i teorien, være i stand til å omgå disse begrensningene.
For nå, men det er fortsatt mye arbeid som må gjøres for å bedre robot.
“Vi ønsker at vår robot til å gå videre i navigasjon. I sin nåværende form, er det bare går for små avstander,” Dupeyroux sa. På grunn av liten, lett overopphetet motorer som brukes til å hjelpe det til å flytte og rotere, sammen med sin begrensede strømforsyning, AntBot kan bare navigere 15 meter (49 fot) på en gang. “Vi jobber for øyeblikket med nytt utløsing å gjøre vår robot er i stand til å utføre 100 meter lange baner i virkelige forhold.”
Teamet har også planer om å oppgradere nøyaktigheten av bot ‘ s celestial compass, så vel som dens prosessorkraft.
[Vitenskap Robotics]
Deler Denne Historien