你见过不用GPS导航的机器人吗 灵感来源于蚂蚁

下一步，研究团队会探索光学罗盘在航空机械和汽车工业上的潜力，在GPS失灵，例如行驶到两栋高楼之间时提供备用导航方案。项目负责人Stéphane Viollet表示，团队正与一家法国汽车制造商开展合作。

相关论文近日发表在美国《科学-机器人学》期刊上。

蚂蚁的方向感

这是从沙漠箭蚁那里获得的灵感。蚂蚁的方向感一直为人称道，很大程度上依赖于体内分泌的信息素。就像《格林童话》里的汉塞尔和格莱特在森林里边走边留下面包屑一样，蚂蚁们在行进的道路上留下信息素，给同伴指引食物的方向，也给自己记下回巢的路径。

但这一理论不适用于箭蚁。它们通常选在烈日当空时出没，此时沙漠的表面温度足以蒸发一切信息素。

后来，科学家们发现箭蚁识路的奥秘是阳光。光波是一种电磁波，振动方向垂直于传播方向。具有特定振动方向的光称为偏振光。

人类的眼睛无法识别出偏振光，只能借助偏振滤光片感受到它们的存在。滤光片是一种由长长的平行分子链构成的玻璃或塑料片，如栅栏一样筛选特定振动方向的光线透过。旋转滤光片，当“栅栏”的方向垂直于光的振动方向，人们观察到的光线就会变暗，当“栅栏”方向平行于光的振动方向，又会恢复原来的亮度。

太阳光罗盘

太阳光通常情况下是一种非偏振光。就像围绕太阳这个中心点，扯出无数条的绳子，振动角度平均分布在不同的方向上。但在晴朗的天气里，大气成了一片巨大的滤光片，只筛选特定振动方向的光线落下

沙漠箭蚁的复眼能敏锐地感应到紫外线频段的偏振光。此时，广阔的天空仿佛刻满了平行的表格线，无边的瀚海笼罩在一张巨大的光学罗盘之下。箭蚁依据这张罗盘辨别方向，再记录爬行的步数，就能出巢数百米依然精确返航。这对于身如一芥的它们来说，已经是惊人的距离。

一些实验也证明了太阳是箭蚁的指路明灯。科学家通过甜食引诱箭蚁在指定方向上爬行一段距离，再把它们装在不透光的瓶子里带出一段距离。

重新放回地面上，箭蚁只爬行了被抓进瓶子前的距离就开始团团转找巢。显然，在它们的概念里，应该已经到家了，不见光的那段距离并未被计算在内。

蚂蚁机器人

法国国家科研中心（CNRS）联合艾克斯马赛大学在沙漠箭蚁的启发下把光学罗盘配置在了运动机器人上，并附加一个朝向太阳的光学运动传感器来记录所覆盖的距离。这个光学罗盘对偏振紫外线很敏感，在晴朗或多云天气下辨别航向的准确度达到0.4°。它只用到了两个覆盖偏振滤光片的像素，但科学家们用一种创新的机动方式来控制滤光片的转向，罗盘的实际能力与两列374像素的传感器相当。这使得传感器的生产成本从78000欧元大幅降低到数百欧元。

蚂蚁机器人（AntBot）身具六足，只有2.3公斤重，在复杂地形上的活动能力很强。研究人员为其设计了一项定点检查并返航的任务进行试验，覆盖14米的总距离后，它的定位精度达到1厘米。

不过，一个缺点是蚂蚁机器人在长距离运动后出现了过热现象，仍待进一步研究。此外，夜间、阴雨天气下的运动能力也需要考虑。

相比起传统的轮式机器人和无人机，科学家希望蚂蚁机器人未来能在山区、灾区和太空探索中发挥更强力的作用。