Робот AntBot ориентируется в пространстве как пустынный муравей-бегунок


Навигационная система шестиногого робота AntBot копирует метод ориентации, используемый пустынным муравьём-бегунком (Cataglyphis).
Муравьи-бегунки, обитающие в пустыне и выдерживающие жару в +50°C способны в поисках пищи преодолеть расстояние в сотни метров, а затем вернуться домой к гнезду по прямой линии. В отличие от обычных муравьёв, помечающих свой путь феромонами, в пустыне из-за жары — феромоны не смогли бы сохраняться достаточно долго, поэтому муравьи-бегунки используют другой способ ориентации.
Муравей-бегунок использует собственную «систему навигации»: он отслеживает пройденное расстояние подсчитыавя свои шаги, а также контролируют направление своего движения, определяя его по поляризованному солнечному свету.
Контроль пройденного расстояния и направления движения — вот что позволяют муравьям возвращаться в своё гнездо.

Шестиногоий робот AntBot, разработанный францизскими исследователями из Университета Экс-Марселя (AMU) и Национального центра научных исследований Франции (CNRS), использует ту же навигационную методику, что и муравьи-бегунки [1].
робот AntBot и блок-схема его устройства
Робот весит 2.3 килограмма и изготовлен из PLA при помощи 3D-печати. Каждая нога робота имеет 3 степени свободы, которые приводятся в движение сервомашинками Dynamixel AX 18. Сервомашинки подключены к Arduino-подобному контроллеру OpenCM 9.04C по интерфейсу USART. Контроллер по USB подключён к одноплатному компьютеру Raspberry Pi 2В, к которому также подключены и два навигационных сенсора.
Питание робота — литий-полимерный аккумулятор 11.4 V 5300 mAh (Gens ACE), что даёт роботу 30 минут автономной работы.

Для навигации робота, используются данные от двух оптических сенсоров:
1. оптический датчик перемещения (датчик оптического потока) M2 APix (Michaelis-Menten Auto-adaptive Pixels) [2] — направлен на землю;
2. датчик «оптического компаса» (поляризованного света) из двух УФ-светодиодов SG01D18 (SgLux), над которыми при помощи маленького шагового двигателя AM0820-A-0,225-7(Faulhaber) вращаются УФ-поляризаторы — направлен на Солнце.

Есть теория, что подобный способ определения направления на Солнце в облачную погоду, использовали викинги при помощи «солнечного камня» (Исландский шпат).

Используя эти сенсоры, робот AntBot, подобно пустынным муравьям может передвигаться, исследуя окружающую среду, а потом самостоятельно возвращаться на точку старта.
Cредняя погрешность составляет 4.8 см для общей траектории от 2 до 5 м.

Подобный способ навигации не страдает от ограничений традиционных методов (низкого разрешения GPS, дрейфа IMU, высокой вычислительной сложности SLAM) и может использоваться в небольших недорогих исследовательских роботах. Например там, где недоступен GPS, а сложные датчики невозможно использовать из-за каких-либо ограничений.

Статьи
1. Dupeyroux J., Serres J., Viollet S. A hexapod walking robot mimicking navigation strategies of desert ants Cataglyphis //Conference on Biomimetic and Biohybrid Systems. – Springer, Cham, 2018. – С. 145-156.
2. Mafrica S., Godiot S., Menouni M., Boyron M., Expert F., Juston R., Viollet S. A bio-inspired analog silicon retina with Michaelis-Menten auto-adaptive pixels sensitive to small and large changes in light //Optics express. – 2015. – Т. 23. – №. 5. – С. 5614-5635.

Ссылки
Robot Attempts to Navigate As Well As a Tiny Desert Ant

По теме
Визуальная одометрия
Mint и Rovio — технология навигации Northstar
Шестиногий робот-муравей на Arduino Mega
Бионический робот-муравей и робот-бабочка от FESTO
Будущее за бионическими роботами?


Добавить комментарий

Arduino

Что такое Arduino?
Зачем мне Arduino?
Начало работы с Arduino
Для начинающих ардуинщиков
Радиодетали (точка входа для начинающих ардуинщиков)
Первые шаги с Arduino

Разделы

  1. Преимуществ нет, за исключением читабельности: тип bool обычно имеет размер 1 байт, как и uint8_t. Думаю, компилятор в обоих случаях…

  2. Добрый день! Я недавно начал изучать программирование под STM32 и ваши уроки просто бесценны! Хотел узнать зачем использовать переменную типа…

3D-печать AI Android Arduino Bluetooth CraftDuino DIY IDE iRobot Kinect LEGO OpenCV Open Source Python Raspberry Pi RoboCraft ROS swarm ИК автоматизация андроид балансировать бионика версия видео военный датчик дрон интерфейс камера кибервесна конкурс манипулятор машинное обучение наше нейронная сеть подводный пылесос работа распознавание робот робототехника светодиод сервомашинка собака управление ходить шаг за шагом шаговый двигатель шилд

OpenCV
Робототехника
Будущее за бионическими роботами?
Нейронная сеть - введение