這個步行機器人使用太陽導航，無需GPS

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這個步行機器人使用太陽導航，無需GPS


左上角，一隻Cataglyphis沙漠螞蟻; 左下角，澳大利亞沙漠螞蟻Melophorus bagoti ; 對，AntBot。
圖片：Dupeyroux等（Science Robotics）
法國的研究人員將他們的六條腿創作稱為“AntBot”。這款9英寸機器人不僅像沙漠螞蟻一樣四處滑動，而且還借用了他們獨特的導航技能。

週三在Science Robotics 發表的一項新研究中展示了這些技能，有朝一日，機器人可以在不需要傳統跟踪技術（如GPS）的情況下找到回家的路。

基於昆蟲或節肢動物的機器人並不是一件新鮮事。腿部機器人，而不是輪子上的機器人，更適合穿越粗糙的地形。但是位於法國南部Aix-Marseille大學的AntBot背後的研究人員轉向了兩種截然不同的覓食螞蟻物種，以尋找靈感來源於他們的設計：澳大利亞中部的撒哈拉沙漠和Melophorus bagoti的Cataglyphis fortis。


AntBot充滿了光彩。
照片：Dupeyroux等（科學機器人學）
根據主要作者Julien Dupeyroux，Aix-Marseille的Biorobotics工程師和博士生，沙漠螞蟻在尋找食物方面走得很遠，但由於他們生活的灼熱環境，他們無法利用嗅覺返回家園但他們已經找到了彌補的方法。

“關鍵是沙漠螞蟻無法通過信息素踪跡找到自己的方式，因為分散在地面上的分子會立即被極端高溫摧毀，”Dupeyroux說，並補充說，在螞蟻期間，室外溫度可高達150華氏度'覓食旅行。“在他們的進化過程中，像Cataglyphis這樣的沙漠螞蟻已經形成了感官方式，使他們能夠在巢穴入口處進行本地化。”

換句話說，螞蟻使用各種技巧來幫助他們弄清楚並記住他們的家園與他們當前位置的關係 - 科學家稱之為路徑整合（當人們這樣做時，它被稱為航位推算）。

例如，螞蟻的複眼包含獨特的光感受器，可以捕獲來自太陽的紫外線，這些紫外線會被散射的空氣分子極化。然而，這種紫外線模式隨著太陽在天空中移動而改變。通過跟踪這些移動模式，螞蟻基本上有一個內部的天體指南針，可以讓他們確定他們面對的方向。甚至可能已經被同樣的技術用在海上海盜水手在陰天導航。

它們還可以跟踪地面在他們的眼睛中移動的速度，這被稱為光流（例如，下次你在汽車或自行車時，只要密切注意世界似乎正在​​移動過去你 - 這是光學流程）。光學流動，以及螞蟻對步行期間採取了多少步驟的意識，使他們能夠估計他們走過的距離。把它與天體指南針放在一起，你就有了一條有六條腿的活生生的呼吸式導航裝置。

Dupeyroux和他的團隊利用螞蟻的支撐提升了這些技巧，創造了3D打印的Raspberry Pi-led，完全自主的AntBot。然後他們派出機器人在各種環境中隨機走動一會兒，然後要求它返回家中。

AntBot只用一兩個螞蟻的技巧找到了回家的最快方式，但是當這三個組合在一起時，幾乎完美無缺。

AntBot的回家之旅加速了六次。
GIF：Dupeyroux等（Science Robotics）
研究結果表明，AntBot並不像螞蟻那樣完全“思考”，部分原因是我們不完全了解沙漠螞蟻如何使用所有的導航線索。但Dupeyroux說，AntBot近乎完美的性能仍然令人印象深刻，特別是因為它是用相對便宜的技術和材料完成的。

最初，他估計，製造一個帶有一系列傳感器的機器人可能需要花費85,000美元才能完全模仿螞蟻的複眼。但機器人不那麼複雜的傳感器仍然能夠複製用於天體羅盤的獨特光感受器; 他們還幫助將設計和生產AntBot的最終成本降低到500美元左右。

“我們發現我們的解決方案在生物學上是合理的，並且它也具有出色的結果。”他說。

Dupeyroux表示，AntBot顯示的導航技術有朝一日可以很好地用於最後一英里無人機或智能車等技術。理想情況下，這些機器人將使用不同方法的組合來自行導航，包括GPS。但在某些情況下，AntBot的技巧包可以提供一些優於現有方法的優勢。

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“雖然GPS對全球導航產生了巨大影響，但它受到了幾個限制，”Dupeyroux說道。這些包括高層建築周圍的信號故障; 智能手機等小型設備的準確度相對較小，在陰天，下雨或下雪天時效果不佳。至少在理論上，像它一樣的AntBot和機器人應該能夠解決這些限制。

但就目前而言，在改進機器人方面還有很多工作要做。

“我們希望我們的機器人能夠進一步推進導航。目前的形式，它只能在很短的距離內航行，“Dupeyroux說道。由於用於幫助其移動和旋轉的小型，易於過熱的電機，以及其有限的電源，AntBot一次只能導航15米（49英尺）。“我們目前正致力於新的驅動，使我們的機器人能夠在真實條件下執行100米長的軌跡。”

該團隊還計劃升級機器人天體指南針的準確性及其處理能力。

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