受沙漠螞蟻啟發，科學家開發出不需 GPS 便可導航回家的步行機器人

由

2019-08-23

受沙漠螞蟻的啟發，法國國家科學研究中心（CNRS）和艾克斯馬賽大學（AMU）團隊設計出第一個不須 GPS 就可隨機探索環境並自己返家的機器人「AntBot」，這項工作為自駕車和機器人技術導航開闢了新戰略。

人眼對偏振光（polarized light）和紫外線輻射不敏感，但對名為 Cataglyphis 的沙漠螞蟻來說，這些光線正好可用來定位自己在哪裡，並找到返家的路。

由於沙漠環境的炎熱使動物無法用費洛蒙標註，Cataglyphis 為了確保出外尋找食物後回程不會迷路，牠們會使用天空的偏振光透過簡單的計算步驟來測量航向，再運用眼睛對太陽運動速度的光學測量來確認距離。

透過這種稱為路徑整合（path integration）的過程，將距離和航向兩個基本資訊結合，沒有費洛蒙的協助，Cataglyphis 外出尋找食物後也能順利返回巢穴。

為了讓 AntBot 有相同能耐，團隊配置了一個光學羅盤來透過偏振光確定航向，並透過指向太陽的光學運動感測器來測量涵蓋的距離。有了這些資訊，AntBot 證明能像沙漠螞蟻一樣探索環境並返回基地，在 14 公尺的涵蓋距離中精確到 1 公分。

AntBot 的重量只有 2.3 公斤，有 6 英尺高的移動性，可在複雜環境移動，像是災區、崎嶇地形或探索外星土壤等，而這些地方正好輪式機器人和無人機難以運用。

在類似螞蟻遇到的光照條件下，AntBot 整個歸巢軌跡記錄的誤差小至 0.67%，研究團隊認為，這種極簡感測器做到的導航精確度證明，生物啟發機器人技術有巨大的創新能力，未來或許有機會探索其他領域的潛在應用。