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      不用GPS地圖標注世界上最大的“螞蟻”機器人誕生了

      發布時間: 02-18點擊數:2077
      法國國家科學研究中心和艾克斯-馬賽大學的科學家,通過模仿沙漠螞蟻的能力,設計出一種可以獨立移動的機器人,這種機器人利用“天體指南針”,能在沒有任何GPS地圖標注的情況下返回基地。
      機器人的能力模仿的是沙漠螞蟻,這種螞蟻使用地球的磁場進行定位,總能找到回家的路。
      GPS地圖標注
      因此,科學家把這個機器人命名為AntBot,外形也設計成螞蟻的樣子。
      模仿沙漠螞蟻,定位精確到1厘米
      目前,獲取位置的方法多樣,GPS是獲取確定地球位置所需信息的主要方法,已集成到智能手機、手表和汽車上,但GPS在智能手機上的準確度僅為4.9米,誤差相當大。
      同步定位和制圖(SLAM)方法廣泛應用于自動駕駛汽車、行星探測器和無人駕駛飛行器,SLAM算法可以達到很高的精度,但是計算成本非常高。
      激光探測和測距方法也提供可用于自動駕駛汽車和機器人的高分辨率地圖,但缺點在于物理過載和高計算成本,最終導致高價格。
      研究人員發現,沙漠螞蟻導航能力超級強大,它們可以在強敵環伺的環境中覓食數百米,然后找到回家的路,最關鍵的是,沙漠螞蟻并沒有依靠上述任何一種定位技術。
      這種非凡的導航天賦依賴于兩條信息:一種是“天體指南針”測量的航向,一種是使用天空的偏振光的定位以及覆蓋的距離。
      距離和航向,是研究人員在沙漠螞蟻身上學到的兩個基本信息,也是AntBot機器人的兩大基礎。
      AntBot復制了沙漠螞蟻卓越的導航能力,它配備了一個光學羅盤,用于通過偏振光確定其航向,并通過一個光學運動傳感器指向太陽來測量所覆蓋的距離。有了這些信息,AntBot就像沙漠螞蟻一樣,能夠探索它的環境并自行返回基地。
      沙漠螞蟻和AntBot的路徑對比
      研究人員讓AntBot跑了14米的距離后發現,定位能精確到1厘米。
      導航精確到0.4°,天體指南針自動適應光強變化
      AntBot機器人重量僅為2.3千克,共有六條腿,每條腿有三個自由度,并且是完全由3D打印,可以達到約90厘米/秒的最大行走速度。機器人電子結構及其細節如下圖所示。
      機器人最核心的技術是兩只白色“眼睛”——天體指南針,以及
      所有傳感器和電子部件均由嵌入式微電腦(Raspberry Pi 2B板)控制,專用于傳感器數據采集,數據處理和導航。
      指南針的光學傳感器總共只有14個像素,其中兩個專門用于對紫外線敏感的羅盤。當將這一對與兩個旋轉偏振濾波器組合時,這個羅盤相當于由374個像素組成的兩個陣列,每個陣列都調整到特定的偏振角。另外12個像素用于測量,能夠自動適應光強的巨大變化。
      實驗結果顯示,AntBot能以0.4°精度計算其航向,即使在多云的天氣里也能實現行走和返航,這為自動駕駛和所有機器人中的導航穎策略提供了希望。
      不過,目前機器人還不能長距離行駛,并且在沒有光線的夜間情況下無法工作。
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