法国模仿沙漠蚂蚁,开发了第一个用阳光代替G
  • 作者:dede58.com
  • 发布时间:19-02-26 13:02
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法国科学家开发了一种没有GPS的蚂蚁机器人。 尽管有卫星信号,他们还是依靠阳光编织的“光学罗盘”来导航。。
接下来,研究团队将探索光学罗盘在航空机械和汽车工业中的潜力,在GPS出现故障时提供替代导航解决方案,例如在两栋高层建筑之间驾驶。。 项目负责人斯特凡·维奥莱特表示,该团队正在与一家法国汽车制造商合作。。
相关论文最近发表在美国科学-机器人杂志上。
蚂蚁的方向感
这是沙漠箭蚁的灵感。 蚂蚁的方向感一直受到赞扬,在很大程度上取决于身体分泌的信息素。。 正如《格林童话》中的hansel和Gleiter在森林里行走时留下面包屑一样,蚂蚁在路上留下信息素,指引同伴走向食物,并记录下它们返回巢穴的路。
但是这个理论不适用于箭蚁。当沙漠表面温度高到足以蒸发掉所有信息素时,它们通常会在烈日下出没。
后来,科学家们发现,箭蚁知道自己前进道路的秘密是阳光。光波是电磁波,它的振动方向与传播方向垂直。具有特定振动方向的光称为偏振光。
人眼不能识别偏振光,只能借助偏振滤光器感觉到偏振光的存在。滤光器是一种由长的平行分子链组成的玻璃或塑料片,它像栅栏一样屏蔽特定振动方向上的光传输。当滤光器旋转时,当“栅栏”的方向垂直于光的振动方向时,人们观察到的光将变暗,当“栅栏”的方向平行于光的振动方向时,原始亮度将再次恢复。
太阳罗盘
阳光通常是非偏振光。这就像围绕太阳中心点拉出无数的绳索。振动角度在不同方向上均匀分布。但是在晴朗的日子里,大气层变成了一个巨大的过滤器,只对特定振动方向的光线进行屏蔽
沙漠箭蚁的复眼能够灵敏地感知紫外线波段的偏振光。此时,广阔的天空似乎刻有平行的线条,无边无际的大海被一个巨大的光学罗盘所笼罩。箭蚁可以根据这个罗盘辨别方向,然后记录爬行的步数,这样它们就可以离开巢穴数百米,准确返回。这对他们来说已经是一个惊人的距离,他们瘦得像芥末籽。
一些实验也证明了太阳是箭蚁的指路明灯。科学家引诱箭蚁在甜食中沿特定方向爬行一定距离,然后将它们放入不透明的瓶子中取出一定距离。
回到地面上,箭蚁只是在被瓶子抓住之前爬了一段距离,开始四处寻找巢穴。显然,在他们的概念中,他们应该已经到家了,而且没有考虑到没有光线的距离。
蚂蚁机器人
法国国家研究中心( CNRS )和艾克斯马赛大学受沙漠箭蚁的启发,在移动机器人上安装了一个光学罗盘,并安装了一个面向太阳的光学运动传感器,以记录所覆盖的距离。这种光学罗盘对偏振紫外线非常敏感,在晴朗或多云的天气中,航向识别的精度可以达到0。4。它只使用两个像素来覆盖偏景源机械精密加工设备振滤波器,但是科学家使用了一种创新的策略来控制滤波器的转动。罗盘的实际能力相当于两个374像素传感器的能力。这大大降低了传感器的生产成本,从78000欧元降至数百欧元。
蚂蚁机器人有六条腿,只有两条。他重3公斤,在复杂的地形上有很强的机动性。研究人员设计了定点检查和返回任务来测试它。在覆盖了14米的总距离后,它的定位精度达到了1 cm。
然而,一个缺点是蚂蚁机器人在长距离运动后会过热,这需要进一步研究。此外,还需要考虑夜间和雨天锻炼的能力。
与传统的轮式机器人和无人驾驶飞行器相比,科学家希望蚂蚁机器人在未来的山区、灾区和太空探索中发挥更大的作用。
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