Oben Links, eine wüstenameise Cataglyphis; unten Links, die Australische wüstenameise Melophorus bagoti; rechts, die AntBot.Bild: Dupeyroux, et al, (Science Robotics)
Forscher in Frankreich fordern Ihre sechsbeinigen Schaffung der “AntBot.” Diese 9-Zoll-Roboter nicht nur skitter herum wie eine Wüste ant, obwohl es auch leiht Ihre einzigartige Navigations-Fähigkeiten.
Diese Fähigkeiten, präsentierte in einer neuen Studie, veröffentlicht in Science Robotics am Mittwoch, könnte eines Tages erlauben, Roboter finden Ihren Weg zurück nach Hause, ohne die Notwendigkeit von herkömmlichen tracking-Techniken wie GPS.
Insekt oder spinnentier-basierte Roboter sind nicht gerade eine neue Sache. Vierbeinige Roboter, im Gegensatz zu denen auf Räder, sind besser zu durchqueren unwegsames Gelände. Aber die Forscher hinter der AntBot, basiert auf der Aix-Marseille Universität im Süden von Frankreich, wandte sich an zwei sehr unterschiedliche Arten der Nahrungssuche ant für inspiration in Ihrem design: Cataglyphis fortis, der Sahara und Melophorus bagoti von zentral-Australien.
Die AntBot in seiner vollen Pracht.Foto: Dupeyroux, et al, (Science Robotics)Nach führen Autor Julien Dupeyroux, Ingenieur und Doktorand in der biorobotik zusammen in Aix-Marseille, Wüste Ameisen Reisen große Entfernungen in Suche von Essen, aber Sie können nicht verwenden Sie Ihren Geruchssinn wieder zu Hause, Dank der sengenden Umgebungen, in der Sie Leben. Aber Sie haben Wege gefunden, zu kompensieren.
“Das wichtigste ist, dass wüstenameisen nicht finden Pheromon-trails, Ihren Weg zu finden, als die Moleküle fiel auf den Boden würde sofort zerstört durch die extreme Hitze”, sagte Dupeyroux, hinzufügen, dass die Außentemperaturen hoch wie 150 Grad Fahrenheit während die Ameisen’ Futtersuche Reisen. “Während Ihrer gesamten evolution, Wüste wie Ameisen der Art Cataglyphis entwickelt haben, sensorischen Modalitäten, um Sie in der Lage zu lokalisieren, die mit Bezug zu Ihrem nesteingang.”
In anderen Worten, die Ameisen verwenden eine Vielzahl von tricks, um Ihnen zu helfen herauszufinden, und daran erinnern, wo Ihre Häuser werden in Bezug auf Ihren aktuellen Standort—eine Fähigkeit, die Wissenschaftler nennen Pfad-integration (wenn die Menschen dies tun, nennt man das dead reckoning).
Ameisen’ zusammengesetzte Augen, zum Beispiel, enthalten einzigartige Photorezeptoren fangen die UV-Licht von der Sonne, die sich polarisiert die von den Molekülen der Luft gestreut. Dieses Muster von UV-Licht ändert sich jedoch, als die Sonne bewegt sich über den Himmel. Durch die Verfolgung diese sich wandelnde Muster, das die Ameisen im wesentlichen aus einem inneren, himmlischen Kompass ermöglicht es Ihnen, festzustellen, welche Richtung Sie konfrontiert sind. Die gleiche Technik kann auch verwendet wurden, von Viking matrosen in das Meer zu navigieren, an bewölkten Tagen.
Sie können auch verfolgen, wie schnell der Boden scheint sich zu bewegen in Ihren Augen, was ist bekannt als optic flow (nächste mal, wenn Sie in einem Auto oder Fahrrad, zum Beispiel, nur achten Sie genau auf, wie die Welt scheint sich zu bewegen an Ihnen vorbei—das ist optic flow). Optic flow, zusammen mit den Ameisen, die das Bewusstsein, wie viele Schritte Sie genommen haben, während eines Spaziergangs, können Sie abschätzen, wie weit Sie gereist sind. Setzen, dass zusammen mit dem himmlischen Kompass und du hast einen lebenden, atmenden homing-Gerät mit sechs Beinen.
Dupeyroux und seinem team hob diese tricks, zusammen mit den Ameisen’ Strebe, um den 3D-Druck, Raspberry Pi, led, voll autonome AntBot. Dann schickten Sie den bot aus, um nach dem Zufallsprinzip zu Fuß rund um für eine kurze Zeit in einer Vielzahl von Umgebungen, bevor Sie Fragen ihn, um wieder zurück nach Hause.
Die AntBot war anständig genug, auf die Suche nach dem schnellsten Weg zurück nach Hause mit nur einem oder zwei der Ameisen ” tricks, aber wenn alle drei kombiniert wurden, war es fast makellos.
Die Befunde legen nahe, das AntBot nicht genau so “denken”, ganz wie eine Ameise, zum Teil, weil wir nicht vollständig verstehen, wie wüstenameisen verwenden Sie alle Ihre Navigations-Hinweise. Aber die fast perfekte Leistung des AntBot ist immer noch beeindruckend, Dupeyroux sagte, vor allem, da es fertig war mit relativ kostengünstigen Technologien und Materialien.
Ursprünglich, er schätzt, es könnte Kosten nach oben von $85,000, einen bot zu erstellen mit einem array von sensoren, ahmten die ant-compound-Augen vollständig. Aber der bot ist weniger Komplex sensoren waren immer noch in der Lage zu replizieren die einzigartige Photorezeptoren verwendet, für das himmlische Kompass; Sie haben auch dazu beigetragen fahren Sie die endgültigen Kosten der Projektierung und der Herstellung der AntBot zu rund $500.
“Wir haben gezeigt, dass unsere Lösung ist biologisch plausibel, und dass es hervorragende Ergebnisse.”, sagte er.
Die Navigations-know-how durch die angezeigt AntBot könnte eines Tages genutzt werden, die in Technologien wie der Letzte-Meile-Lieferung Drohnen oder smart cars, Dupeyroux sagte. Idealerweise sind diese Roboter würden eine Kombination von verschiedenen Methoden zum navigieren auf Ihre eigenen, einschließlich GPS. Aber die AntBot ‘ s bag of tricks könnte einige Vorteile gegenüber bestehenden Methoden in bestimmten Situationen.
“Wenn das GPS hat einen großen Einfluss auf weltweite navigation, es leidet an mehrere Grenzen,” Dupeyroux sagte. Dazu gehören signal-Fehler, wenn etwa hohe Gebäude, ein relativ kleiner Bereich, der Genauigkeit für kleinere Geräte wie smartphones, und nicht besonders gut an bewölkten, regnerischen, oder verschneiten Tagen. Die AntBot und Roboter, wie es sollte, zumindest in der Theorie, in der Lage sein zu arbeiten, um diese Grenzen.
Für jetzt, obwohl, es gibt noch viel Arbeit in die Verbesserung der Roboter.
“Wir wollen, dass unsere Roboter weiter zu gehen, in der navigation. In Ihrer jetzigen form nur navigiert für kleine Abstände,” Dupeyroux sagte. Aufgrund der kleinen, leicht überhitzte Motoren verwendet, um zu helfen, es verschieben und drehen, zusammen mit seinen begrenzten Stromversorgung, die AntBot kann nur navigieren, 15 Meter (49 Fuß). “Wir arbeiten derzeit an neuen betätigung, um unsere Roboter in der Lage zu führen Sie die 100 meter langen Bahnen im real-Welt-Bedingungen.”
Das team hat auch Pläne zur Verbesserung der Genauigkeit des bot ‘ s celestial compass, sowie deren Verarbeitung macht.
[Die Wissenschaft Der Robotik]
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