Инженеры сымитировали природный навык у пустынных муравьев, которые могут находить путь домой благодаря особому устройству глаз.

Чтобы робот мог двигаться по пересеченной местности, обходить препятствия и запоминать свой путь, он должен уметь ориентироваться в пространстве. Для этого в роботов обычно встраивают модули GPS. Но спутниковый сигнал доступен не везде, а его точность не всегда устраивает конструкторов. Устройство, которое определяет путь с помощью спутников, может заблудиться, например, в каньоне или даже среди холмов, куда не доходят сигналы. Может ли электронный мозг прокладывать маршрут без спутниковых подсказок?

(Фото: CNRS / AMU)

В 1990-х исследователи экспериментировали с электронными глазами, способными замечать поляризацию света. Проходя через атмосферу, свет солнца поляризуется таким образом, что может служить надежным ориентиром, чем-то вроде небесного компаса. По поляризованному свету ориентируются пустынные муравьи-бегунки. Муравьи, живущие в более мягком климате, обозначают свой путь феромонами. В пустыне такой способ не работает, ведь пахучие феромоны быстро испаряются. Чтобы найти обратный путь к своим норкам, пустынные муравьи научились подсчитывать пройденное расстояние. А направление, в котором находится их жилище, им подсказывает поляризация света.

Эксперимент оказался удачным, колесный робот проходил значительное расстояние и возвращался в начальную точку. Но он ориентировался с помощью видимого светового спектра и передвигался только по относительно ровной поверхности. Жюльен Сере (Julien Serres) и его коллеги из Национального центра научных исследований Франции решили сделать робота в большей степени муравьеподобным.

Муравьи могут двигаться по пересеченной местности и их глаза воспринимают ультрафиолетовый спектр – и робот AntBot делает то же самое. Электронные глаза его предшественников представляли собой сложную матрицу из датчиков, направленных в разные стороны. Инженерам удалось упростить прибор для ориентации: для глаз им понадобились всего два датчика и вращающиеся поляризационные фильтры. Муравьи во время путешествий учитывают положение солнца на небе с помощью своего суточного ритма. У робота несколько добавочных датчиков отслеживают положение солнца и пройденное расстояние, поясняют исследователи в публикации в Science Robotics.

Тестировали робота во дворе исследовательского центра. Робот шагал около 20 метров по случайной траектории и затем возвращался к месту старта. В основном, даже если он и совершал ошибки, то отклонялся всего на несколько сантиметров. Тем не менее технология требует усовершенствований. Сантиметровый муравей может удаляться от своей норки почти на 700 метров. Если бы такими способностями обладал полуметровый робот, он успешно бы находил место старта после пробежки на расстояние 30 километров.