Top links, een Cataglyphis woestijn ant; onder links, de Australische woestijn ant Melophorus bagoti; rechts, de AntBot.Afbeelding: Dupeyroux, et al (Wetenschap Robotica)
Onderzoekers in Frankrijk belt hun zes-benige oprichting van de “AntBot.” Deze 9-inch robot niet alleen skitter rond als een woestijn mier, maar het maakt ook gebruik van hun unieke navigatie vaardigheden.
Deze vaardigheden, tentoongesteld in een nieuwe studie, gepubliceerd in Science Robotica op woensdag, kon ooit toestaan dat robots hun weg te vinden terug naar huis, zonder de noodzaak van conventionele tracking technieken zoals GPS.
Insect of spin-gebaseerde robots zijn niet echt een nieuw ding. Legged robots, in tegenstelling tot die op de wielen, zijn beter bij het doorkruisen van ruwe terreinen. Maar de onderzoekers achter de AntBot, gebaseerd op de Aix-Marseille Universiteit in het Zuiden van Frankrijk, draaide zich om twee zeer verschillende soorten foerageren ant voor inspiratie in hun design: Cataglyphis fortis van de Sahara en Melophorus bagoti van Centraal Australië.
De AntBot in zijn volle glorie.Foto: Dupeyroux, et al (Wetenschap Robotica)Volgens hoofdauteur Julien Dupeyroux, een ingenieur en een PhD student in Biorobotics bij Aix-Marseille, in de woestijn mieren grote afstanden afleggen op zoek naar voedsel, maar ze kunnen geen gebruik maken van hun gevoel van geur naar huis terug te keren, dankzij de hitte van de omgeving waarin ze leven. Maar ze hebben manieren gevonden om dat te compenseren.
“Het belangrijkste is dat de woestijn mieren niet verwijzen naar feromonen paden hun weg te vinden als moleculen vallen op de grond onmiddellijk zouden worden vernietigd door de extreme hitte,” zei Dupeyroux, toe te voegen dat buiten de temperaturen kunnen hoog oplopen als 150 graden Fahrenheit tijdens de mieren foerageren reizen. “Gedurende hun evolutie, de woestijn mieren als Cataglyphis hebben ontwikkeld zintuiglijke modaliteiten om ze te kunnen lokaliseren met betrekking tot hun nest ingang.”
In andere woorden, de mieren een groot aantal trucjes gebruiken om hen te helpen erachter te komen en te onthouden waar hun huizen zijn in relatie tot hun huidige locatie—een mogelijkheid wetenschappers noemen ‘pad-integratie’ (wanneer de mensen dit doen, het heet dead reckoning).
Mieren’ samengestelde ogen, bijvoorbeeld, bevatten unieke fotoreceptoren dat het vastleggen van ultraviolet licht van de Zon dat is gepolariseerd verspreid door de lucht moleculen. Dit patroon van UV-licht, echter, verandert als de zon gaat in de hemel. Door het volgen van deze verschuivende patronen, de mieren in wezen hebben een interne, galactische kompas waarmee ze kunnen bepalen in welke richting ze kampen. Dezelfde techniek kan ook gebruikt door Viking zeilers in de zee om te navigeren op bewolkte dagen.
Ze kunnen ook bijhouden hoe snel de grond lijkt te bewegen in hun ogen, die bekend staat als optic flow (volgende keer dat je in een auto of op de fiets, bijvoorbeeld, alleen maar aandacht te besteden aan hoe de wereld lijkt te bewegen langs je—dat ‘ s optic flow). Optic flow, samen met de mieren bewust te maken van hoeveel stappen die ze hebben genomen tijdens een wandeling, stelt hen in staat om in te schatten hoe ver ze hebben afgelegd. Doe dat samen met de galactische kompas, en je hebt een levend, ademend homing device met zes poten.
Dupeyroux en zijn team opgeheven deze trucs, samen met de mieren’ strut, voor het maken van de 3D-geprint, Raspberry Pi-led, volledig autonoom AntBot. Vervolgens stuurden ze het bot uit te willekeurig rond te lopen voor een korte tijd in een verscheidenheid van omgevingen, voordat je het bij het naar huis terugkeren.
De AntBot was waardig genoeg bij het vinden van de snelste weg terug naar huis met behulp van slechts één of twee van de mieren trucs, maar wanneer je alle drie werden gecombineerd, het was bijna foutloos.
De bevindingen suggereren dat de AntBot niet precies te “denken” vrij als een mier, mede omdat we niet volledig begrijpen hoe woestijn mieren gebruik maken van al hun navigatie-aanwijzingen. Maar de bijna perfecte uitvoering van de AntBot is nog steeds indrukwekkend, Dupeyroux zei, vooral omdat het is gedaan met relatief goedkope tech en materialen.
Oorspronkelijk, schatte hij, het zou kosten omhoog van $85.000 tot het maken van een bot met een reeks sensoren die deed de mier samengestelde ogen volledig. Maar het bot is minder complexe sensoren waren nog steeds in staat om te repliceren de unieke fotoreceptoren gebruikt voor het galactische kompas; ook hebben zij de uiteindelijke kosten van het ontwerpen en produceren van de AntBot naar rond de $500.
“We hebben aangetoond dat onze oplossing is biologisch plausibel is, en dat het uitstekende resultaten.” zei hij.
De navigatie knowhow weergegeven door de AntBot kon ooit worden gezet aan goed gebruik van technologieën zoals de laatste kilometers tot de levering drones of slimme auto ‘ s, Dupeyroux zei. Ideaal, deze robots zou gebruik maken van een combinatie van verschillende methoden om te navigeren op hun eigen, met inbegrip van GPS. Maar de AntBot de trukendoos kan bieden een aantal voordelen ten opzichte van bestaande methoden in bepaalde situaties.
“Hoewel de GPS heeft een grote impact op de wereldwijde navigatie, hij lijdt aan een aantal grenzen,” Dupeyroux zei. Deze omvatten signaal storing in de buurt van hoge gebouwen; een relatief klein gebied van nauwkeurigheid voor kleinere apparaten zoals smartphones, en niet bijzonder goed op bewolkte, regenachtige of sneeuw dagen. De AntBot en robots zoals het moet, ten minste in theorie, in staat zijn om te werken rond deze grenzen.
Voor nu, hoewel, er is nog genoeg werk te doen in het verbeteren van de robot.
“We willen dat onze robot om verder te gaan in de navigatie. In zijn huidige vorm is het alleen gaat voor kleine afstanden,” Dupeyroux zei. Vanwege de kleine, gemakkelijk oververhitte motoren gebruikt om te helpen bij het verplaatsen en draaien, samen met haar beperkte voeding, de AntBot kunt alleen navigeren 15 meter (49 ft), op een moment. “Momenteel zijn We bezig om nieuwe indrukken op te doen van onze robot in staat om te presteren 100-meter-lange trajecten in de echte wereld leven.”
Het team is ook van plan om te upgraden van de juistheid van het bot van de galactische kompas, evenals de verwerking van de macht.
[Wetenschap Robotica]
Deel Dit Verhaal