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不用GPS地圖標(biāo)注世界上最大的“螞蟻”機(jī)器人誕生了

1892 法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心和艾克斯-馬賽大學(xué)的科學(xué)家，通過模仿沙漠螞蟻的能力，設(shè)計(jì)出一種可以獨(dú)立移動(dòng)的機(jī)器人，這種機(jī)器人利用天體指南針，能在沒有任何GPS地圖標(biāo)注的情況下返回基地。
機(jī)器人的能力模仿的是沙漠螞蟻，這種螞蟻使用地球的磁場(chǎng)進(jìn)行定位，總能找到回家的路。因此，科學(xué)家把這個(gè)機(jī)器人命名為AntBot，外形也設(shè)計(jì)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(jī)、手表和汽車上，但GPS在智能手機(jī)上的準(zhǔn)確度僅為4.9米，誤差相當(dāng)大。
同步定位和制圖（SLAM）方法廣泛應(yīng)用于自動(dòng)駕駛汽車、行星探測(cè)器和無人駕駛飛行器，SLAM算法可以達(dá)到很高的精度，但是計(jì)算成本非常高。
激光探測(cè)和測(cè)距方法也提供可用于自動(dòng)駕駛汽車和機(jī)器人的高分辨率地圖，但缺點(diǎn)在于物理過載和高計(jì)算成本，最終導(dǎo)致高價(jià)格。
研究人員發(fā)現(xiàn)，沙漠螞蟻導(dǎo)航能力超級(jí)強(qiáng)大，它們可以在強(qiáng)敵環(huán)伺的環(huán)境中覓食數(shù)百米，然后找到回家的路，最關(guān)鍵的是，沙漠螞蟻并沒有依靠上述任何一種定位技術(shù)。
這種非凡的導(dǎo)航天賦依賴于兩條信息：一種是天體指南針測(cè)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(xué)到的兩個(gè)基本信息，也是AntBot機(jī)器人的兩大基礎(chǔ)。
AntBot復(fù)制了沙漠螞蟻?zhàn)吭降膶?dǎo)航能力，它配備了一個(gè)光學(xué)羅盤，用于通過偏振光確定其航向，并通過一個(gè)光學(xué)運(yùn)動(dòng)傳感器指向太陽來測(cè)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(huán)境并自行返回基地。
沙漠螞蟻和AntBot的路徑對(duì)比
研究人員讓AntBot跑了14米的距離后發(fā)現(xiàn)，定位能精確到1厘米。
導(dǎo)航精確到0.4°，天體指南針自動(dòng)適應(yīng)光強(qiáng)變化
AntBot機(jī)器人重量?jī)H為2.3千克，共有六條腿，每條腿有三個(gè)自由度，并且是完全由3D打印，可以達(dá)到約90厘米/秒的最大行走速度。機(jī)器人電子結(jié)構(gòu)及其細(xì)節(jié)如下圖所示。
機(jī)器人最核心的技術(shù)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(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理和導(dǎo)航。
指南針的光學(xué)傳感器總共只有14個(gè)像素，其中兩個(gè)專門用于對(duì)紫外線敏感的羅盤。當(dāng)將這一對(duì)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)偏振濾波器組合時(shí)，這個(gè)羅盤相當(dāng)于由374個(gè)像素組成的兩個(gè)陣列，每個(gè)陣列都調(diào)整到特定的偏振角。另外12個(gè)像素用于測(cè)量，能夠自動(dòng)適應(yīng)光強(qiáng)的巨大變化。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，AntBot能以0.4°精度計(jì)算其航向，即使在多云的天氣里也能實(shí)現(xiàn)行走和返航，這為自動(dòng)駕駛和所有機(jī)器人中的導(dǎo)航穎策略提供了希望。
不過，目前機(jī)器人還不能長(zhǎng)距離行駛，并且在沒有光線的夜間情況下無法工作。

標(biāo)簽：清遠(yuǎn) 自貢中衛(wèi) 綏化嘉峪關(guān) 淮北濟(jì)寧臨夏

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