Без GPS: робота-муравья научили ориентироваться по Солнцу

Благодаря повышенной мобильности и манёвренности роботы-муравьи могут передвигаться в условиях, неблагоприятных для роботов на колёсах и беспилотников.

Фото Julien Dupeyroux, ISM (CNRS/AMU).

Большинство современных роботизированных устройств ориентируется в пространстве благодаря GPS. Но французские инженеры уверены, что существует более удобная система навигации, которая точна и не требует сложной обработки данных. Это "солнечный компас", которым пользуются муравьи.

Удивительные насекомые применяют для ориентации в пространстве несколько приёмов. Во-первых, они могут находить дорогу по феромоновым меткам (такой способ навигации, кстати, роботы уже освоили). Во-вторых, муравьи способны ориентироваться по положению Солнца.

Второй способ приобретает актуальность в местности, где химические метки оставлять бесполезно. К примеру, под палящими лучами в пустыне феромоны попросту испаряются.

Собственно, именно у пустынных муравьёв новый шестиногий робот под названием AntBot и позаимствовал навигационную стратегию.

Его создатели, учёные из Национального центра научных исследований Франции и Университета Экс-Марсель, поясняют, что муравьи, обитающие в пустынях, способны преодолевать сотни метров под прямыми солнечными лучами в поисках пищи, а затем возвращаться в свои гнёзда, не сбившись с пути.

Секрет заключается в том, что глаза этих муравьёв имеют специальные клетки, обнаруживающие поляризованный свет. Это помогает определять направление.

Кроме того, муравьи способны оценивать пройденное расстояние, подсчитывая количество сделанных шагов и учитывая скорость движения относительно Солнца.

Объединяя информацию о расстоянии и направлении, они возвращаются в гнёзда.

Инженеры решили наделить своего робота такими же способностями. Его оснастили оптическим компасом с двумя подвижными фильтрами, позволяющими определять направление с помощью поляризованного света, и ультрафиолетовым датчиком, который помогает оценивать пройденное расстояние по положению Солнца. Также робот может подсчитывать количество сделанных шагов и контролировать скорость передвижения.

Эксперименты показали, что AntBot, как и пустынные муравьи, способен исследовать окружающую среду и самостоятельно возвращаться на свою базу. Удаляясь от неё на расстояние от 5 до 14 метров, он каждый раз находил "дом" (иногда с погрешностью всего в несколько сантиметров).

Вес робота составляет всего 2,3 килограмма. Впрочем, размер будущих моделей можно будет изменить в зависимости от их назначения.

Важно, что благодаря повышенной мобильности и манёвренности роботы-муравьи смогут передвигаться в условиях, неблагоприятных для их "коллег" на колёсах и беспилотников. К примеру, подобные устройства могут помогать спасателям при работе в районах стихийных бедствий, а также специалистам, изучающим различные почвы.

Кроме того, ожидается, что схожие системы найдут применение в автомобильной промышленности и авиационной робототехнике.

В дальнейшем команда намерена усовершенствовать навигационную систему, чтобы AntBot мог ориентироваться в пространстве при плохой погоде, под покровом деревьев и даже ночью (муравьи, к примеру, в отсутствие солнца калибруют навигационную систему по геомагнитному полю Земли).

Кроме того, ожидается, что будущие модели смогут находить дорогу на базу после более дальних путешествий.

Новая разработка подробно описывается в статье, опубликованной в журнале Science Robotics.

Кстати, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали о роботах, которые ориентируются в пространстве как летучие мыши, и о поисково-спасательных дронах, которые отыщут потерявшихся туристов даже без GPS-сигнала.