为了跟上全自动移动机器人的快速发展，迫切需要设计具有高可靠性，可重复性和鲁棒性的导航系统。这些机器人的潜在应用是多种多样的。它们可以用于探索未知的地方，例如，在自然灾害之后或在陌生环境中，无线通信和全球定位系统（GPS）传输都可以克服信号故障; 检查城市基础设施; 用于人员和货物的远程运输; 用于自动检查和收获作物; 自主海上导航（集装箱船）; 以及完成侦察任务。 如今，民用GPS是获取确定地球位置所需信息的主要方法。GPS现已集成到许多设备中，如智能手机，手表和汽车，但它在智能手机上的准确度仅为4.9米。同步定位和制图（SLAM）方法广泛应用于自动驾驶汽车，行星探测器和无人驾驶飞行器（UAV）。
总而言之，利用所有先进的导航技术来建立一个新的强大，可靠和强大的导航系统将是非常有趣的。因此，Julien Dupeyroux，Julien R. Serres和StéphaneViollet 提出一种灵感来自沙漠蚂蚁导航行为的导航系统，这需要精确而强大的感官方式。
01
没有GPS的归巢：基于蚂蚁的方法
众所周知，沙漠蚂蚁是高效的航海家：他们可以在敌对环境中觅食数百米后找到回家的路（图A）。从沙漠蚂蚁中汲取灵感，开发了一种基于20世纪70年代中期到90年代末开发的昆虫导航模型的六足步行机器人。这款名为AntBot的机器人配备了极简的生物传感器，在室外条件下进行了一系列归巢任务测试。沙漠蚂蚁的导航系统与其他蚂蚁物种的导航系统差别很大。传统上，蚂蚁通过回溯他们在觅食行程中创造的信息素踪迹来定位巢穴。在沙漠中，地面的热量摧毁了这些信息素的踪迹。因此沙漠蚂蚁利用本体感觉和视觉线索来找到自己的方式。 Labhart提出了一种基于蟋蟀DRA研究的极化神经元（POL-神经元）模型。已知DRA ommatidia同时对一个电子矢量及其相应的正交敏感。在Labhart提出的模型中，可以根据两个光感受器的响应之间的对数比来计算电子矢量：基于一个电子矢量和基于正交电子矢量的电子矢量。这是我们在六足机器人上实现的模型。
02
设计机器人蚂蚁
AntBot是一款配备昆虫启发光学传感器的六足机器人，由蚂蚁灵感的导航模型驱动，可在现实条件下进行测试。它每条腿有三个自由度，并且是完全三维（3D）打印的。所述AntBot机器人行走步态直接通过蚂蚁的高度规则的三角步态。服从固定的预编程模式。然而，真实昆虫的行走行为与AntBot中实施的略有不同。Cataglyphis双色行走模式的计时码表沙漠蚂蚁显示蚂蚁的腿表现出不同的转移和暂停时间：中腿的转移时间短于其他腿的转移时间。此外，转移阶段在前腿和后腿之间的不同时间开始。AntBot的步态更加规律; 它显示稳定的同步传输，暂停时间和离开时间。机器人的行走模式完全由几个参数决定，这些参数可通过终端命令直接调整。这些参数在表S1中描述，其也给出了本研究中使用的值。AntBot配备了多个简约传感器，模仿沙漠蚂蚁的导航工具包：一种昆虫灵感的天体指南针。机器人电子结构及其结构的细节如图2B所示。所有传感器和电子部件均由嵌入式微电脑（Raspberry Pi 2B板）控制，专用于传感器数据采集，数据处理和导航。机器人重2.3千克，包括电池。它可以达到约90厘米/秒的最大速度，并具有30分钟的最大自主权。 
在六足机器人AntBot上测试了五种蚂蚁灵感的PI模式。大多数以前的基于蚂蚁的视觉罗盘在可见光范围内都是敏感的，而AntBot则配备了DRA风格的天体罗盘，可以获得紫外线范围内的AoP以及由12个自适应像素组成的腹侧OF传感器。PI-Full模式，其中天体线索（天窗极化和太阳位置线索）用于估计航向角和腹侧OF和步幅整合过程用于估计行驶距离，导致高度准确的归位性能和非常低归位误差为0.67±0.27％。目前的结果表明，使用PI-OF-ST和PI-ST-FUSE模式，还可以在纯粹的里程计数线索[步幅计数（ST）方法和OF测量]的基础上可靠地确定航向信息。然而，在可变天气条件下天体罗盘的稳健性已经在中示出，其中所提出的AntBot方法具有比Sahabot方法更高的性能。
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发表于 2019-2-17 19:35:50
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