Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Robot navigeert als woestijnmier zonder gebruik van gps

Franse wetenschappers van een universiteit uit Marseille hebben een zespotige robot ontwikkeld die kan navigeren zonder gebruik te maken van een plaatsbepalingssysteem als gps. De robot aapt woestijnmieren na door net als de insecten te oriënteren op basis van gepolariseerd licht.

Net als de mieren maakt de robot gebruik van stroken van gepolariseerd licht, afkomstig van de zon. Mensen kunnen dit in tegenstelling tot de mieren niet waarnemen. Om dit wel te kunnen waarnemen is de robot, genaamd AntBot, uitgerust met twee optische sensoren die uit veertien pixels bestaan. Met twee pixels daarvan werd een soort sterrenkompas gevormd die gevoelig is voor ultraviolet licht. In combinatie met twee roterende polarisatiefilters is het kompas volgens de wetenschappers vergelijkbaar met twee dure installaties die uit 374 fotosensoren bestaan. Hiermee kan de robot bepalen in welke richting hij beweegt.

Naast deze optische capaciteit heeft AntBot voor een precieze navigatie ook nog een tweede bron van data nodig. Daartoe is de robot uitgerust met een sensor die het optisch stroomveld in kaart brengt. Deze sensor, die wordt gevormd door de overgebleven twaalf pixels, registreert in feite hoe snel de grond onder het oog beweegt. Dit kan worden vergeleken met de methode die woestijnmieren hanteren: ze houden hun stappen bij en kijken daarbij hoe snel de grond aan hun ogen voorbij trekt.

Op deze manier, waarbij dus de oriëntatie en de afstand in kaart worden gebracht, zijn woestijnmieren in staat om heel precies te navigeren. Dat is geen overbodige luxe in de woestijn, waar feromonen door de hoge temperaturen direct vernietigd worden en dus niet bruikbaar zijn als navigatiemiddel. Bovendien is er altijd het risico dat de mieren levend verbranden als ze te lang onderweg zijn, wat zou kunnen gebeuren als ze na het foerageren niet heel precies in een rechte lijn de weg terug naar hun hol weten te vinden.

AntBot bleek nog niet zo goed als de mieren, maar presteerde toch heel behoorlijk. De onderzoekers lieten de robot in verschillende weersomstandigheden meerdere, willekeurig gevormde trajecten afleggen, waarbij het zigzaggen van de foeragerende mieren enigszins werd nagebootst. De af te leggen afstanden varieerden van 4,7 tot 10,2 meter. Daarna was het de vraag of de robot in een rechte lijn de weg naar het startpunt wist terug te vinden. Tijdens de test waarin de robot het beste presteerde was de afwijking slechts 6,47cm.

Volgens de wetenschappers is deze navigatiemethode voor allerlei toepassingen denkbaar, zoals het verkennen van onbekende gebieden of het navigeren na natuurrampen. Hierbij zijn het bereik en de betrouwbaarheid van gps niet altijd gegarandeerd. Datzelfde geldt soms in steden, waar door hoge gebouwen de efficiëntie van gps beperkt kan zijn. Door bijvoorbeeld de navigatiemethode van de mieren toe te voegen aan zelfrijdende auto's, kan dat additionele betrouwbare informatie opleveren voor het brein van de auto. Verder kan gedacht worden aan automatische navigatie voor het inspecteren van oogsten of autonoom laten navigeren van schepen.

De zespotige robot heeft een diameter van 45 centimeter, weegt met de accu's meegerekend 2,3kg en haalt een topsnelheid van 3,2km/u. De accu's geven de robot genoeg energie om een half uur rond te lopen.

Door Joris Jansen

Nieuwsredacteur

14-02-2019 • 18:12

16 Linkedin Google+

Reacties (16)

Wijzig sortering
"Net als de mieren maakt de robot gebruik van stroken van gepolariseerd licht, afkomstig van de zon. Mensen kunnen dit in tegenstelling tot de mieren niet waarnemen."

dat is niet helemaal waar, heel veel mensen kunnen de polarisatie richting van de blauwe lucht prima zien. Zie bv dit artikel in wikipedia https://en.wikipedia.org/wiki/Haidinger%27s_brush het is alleen een super zwak verschijnsel, maar met een beetje oefenen kan je het makkelijk zien. Het schijnt dat de vikingen het al gebruikten voor navigatie.
De Vikingen gebruikten er (ook) een kristal voor: https://en.wikipedia.org/wiki/Sunstone_(medieval)
Of moderner, het transflective schermpje van mijn oude GPS (Garmin GPSmap 60CSx) laat heel goed de richting van het gepolariseerde licht zien. Wel geinig, high-tech GPS met kompas, maar tevens low-tech 'Sunstone' :)
Interessant concept!
Een afwijking van 6,47 cm over (gemiddeld) 7,45 m komt neer op 8,7 m afwijking per km.
Dat klinkt redelijk nauwkeurig volgens mij, al is dit wel gebaseerd op het beste resultaat.
Zou wel eens een optie kunnen zijn voor een 1e navigatie op Mars
Interessant concept!
Een afwijking van 6,47 cm over (gemiddeld) 7,45 m komt neer op 8,7 m afwijking per km.
Dat klinkt redelijk nauwkeurig volgens mij, al is dit wel gebaseerd op het beste resultaat.
Vind je. Ik vond het nogal underwhelming toen ik las dat de robot 45cm groot is, dat betekent dat hij minder dan twintig keer zijn lichaamslengte gewandeld is. De meest dieren kunnen wel zo ver kijken en hun ogen op het doel houden.

Het woord "mier" vind ik dan ook nogal misleidend. Een betere titel is:
"Slechtziende robot reuzenkrab kan paar stappen in de juiste richting zetten"

[Reactie gewijzigd door Elefant op 15 februari 2019 15:24]

Het gaat nog maar om tests hé!
Bovendien wordt het nergens een mier genoemd maar is de manier die mieren gebruiken om te navigeren nagebootst.
De meest dieren kunnen wel zo ver kijken en hun ogen op het doel houden.
Ik kan mij vergissen, maar volgens mij is juist het idee dat er genavigeerd kan worden zonder duidelijke herkenningspunten, behalve het gepolariseerde licht.
Je snapt toch ook wel dat mier niet de associatie oproept met iets van een halve meter. De vergelijking met mieren wordt ook steeds gemaakt. 4 tot tien meter is iets wat ik mieren wel toedicht. Maar voor een robot van deze grote zou dat eerder een tot vijf kilometer zijn. Dan zit ie veertig meter naast zijn doel.

Maar het kan ook zijn dat hij juist nauwkeuriger is omdat hij schommelt rond de juiste koers, die hij vrij zuiver kan bepalen. Met die grote poten slinger je natuurlijk, maar dat middelt mogelijk uit over grotere afstand

Het idee is goed en bruikbaar als andere middelen ontbreken. De waarde van het onderzoek wil ik niet onderuit halen. Voor robots kan het nuttig zijn waarbij dit soort systemen zorgt voor ingebouwde koersvastheid in het lopen op lager niveau die af en toe bij wordt gesteld door de grotere hersenen. Zo werkt het bij insecten ook een beetje, de poten worden niet steeds actief gestuurd door de hersenen maar werken autonoom zodra het lopen in gang wordt gezet.

Nauwkeurig de verplaatsing vaststellen op ruwe ondergrond lijkt mij best een toer.

[Reactie gewijzigd door Elefant op 16 februari 2019 10:08]

Je vergist je in wat ze precies testten. Ze gaan niet op een doel af. In praats daarvan laten ze de robot doelloos rondscharrelen.

Aan het eind daarvan moet hij weer precies teruglopen naar zijn vertrekpunt, een verder ongemarkeerd doel.

Het interessante is dus dat tijdens het scharrelen de robot zo precies de afgelegde weg kan bijhouden en de gedraaide hoeken, dat hij met redelijk hoge nauwkeurigheid de rechte lijn terug naar het startpunt kan bepalen.

Het probleem wat ze proberen op te lossen is niet het lopen naar het vertrekpunt. Dan zou de robot beter een vlaggetje in de grond kunnen prikken bij het vertrekpunt en daar opaf lopen.

Wat ze hebben bereikt is dat de robot kan teruglopen naar elk eerder bezochte punt op zijn route. Met een afwijking van minder dan 1% van de afgelegde weg tussen dat punt en het huidige punt.

[Reactie gewijzigd door Ghostbird op 16 februari 2019 12:30]

Even doordenken Hij heeft gemiddeld iets van 7 meter gelopen. Als hij in allerlei verschillende richtingen is gelopen, is hij mogelijk niet verder 2 meter van zijn uitgangspunt verwijderd geraakt. Het ding zelf is een halve meter. Dan is 2 meter vier lichaamslengten. Niet het gemiddelde, maar het beste resultaat was 6,47 cm. Een EENMALIG resultaat. En dat noem je 1% nauwkeurigheid? Zo lust ik er nog wel een paar.

Daarbij wil je in de gaten houden dat een rechte lijn terug in praktijk vaak geen begaanbare weg oplevert. De wiskunde er achter is uiterst simpel als je richting en afstand weet. Daarom is in een rechte lijn terug lopen niet erg interessant (behalve dan voor zandmieren).

Interesant is eerder dat je a.h.v. grondmetingen precies kan bijhouden welke weg de robot over een korte afstand heeft afgelegd, zodat als hij vastloopt hij weer terug kan keren naar een eerder punt waar hij een andere route kiest.

Ik zie het zo. Een robot heeft eigenlijk drie richtingssystemen nodig.
Systeem 1. Bepaalt de algemene positie en richting mhv GPS (simpel)
Systeem 2 kent de algemene richting en kijkt voortdurend of hij velig in die richting kan bewegen en maakt anders een keuze om obstakels linksom of rechtom te omzeilen. Hij zorgt dat gekozen route altijd omkeerbaar (veilig) is. Loopt hij vast dan treedt Systeem 3 in werking
Systeem 3 houdt a.h.v. grondverplaatsing precies de gelopen route bij (deze nauwkeurigheid krijg je niet met GPS). Daardoor kan hij de robot een stuk terug laten lopen naar een keuzemoment, en daar een andere keuze laten maken. Mocht het onverhoops toch niet lukken om op de route terug te keren dan kan hij hij een richting naar dat eerder punt bepalen en Systeem 1 daar naar laten lopen.

Volgens mij is het systeem 2 dat ze hier aan het ontwikkelen zijn. Daarbij is niet de methode van richtingsbepaling zo belangrijk maar het nauwkeurig meten van de grondverplaatsing. Want voor richting lijkt me dit meer een aanvulling. Je kan die ook meten met een gyroscoop of kompas die niet lichtafhankelijk zijn. Tenzij dit veel nauwkeurig en goedkoper is. Maar preciese plaatsverandering meten dat lijkt me best lastig bij een lopend wezen. Voor een Mars Rover zal dit handig zijn als deelsysteem.

[Reactie gewijzigd door Elefant op 16 februari 2019 16:35]

Hierbij is het bereik en de betrouwbaarheid van gps niet altijd gegarandeerd. Datzelfde geldt soms in steden, waar door hoge gebouwen de efficiëntie van gps beperkt kan zijn. Door bijvoorbeeld de navigatiemethode van de mieren toe te voegen aan zelfrijdende auto's, kan dat additionele betrouwbare informatie opleveren voor het brein van de auto.
Zou dit dan ook wel werken in steden waar de zon veelvuldig weerkaatst word door de glazen gebouwen? Mogelijk dat het wel te combineren is met andere bronnen, zoals GPS en camera's.
Gebruiken woestijnmieren geen GPS? :o
Ik snap de keuze voor een raspberry pi 2 niet helemaal. Waarom niet een pine of 3b met meer snelheid? Misschien het verbruik (watts) maar dat is toch ook bijna niks?
Misschien is de extra snelheie niet nodig of dit ding is al een aardige tijd in ontwikkeling en vonden ze het onnodig om nieuwe apparaten aan te schaffen.
If it isn't broken, don't fix it.
Die watts lijken mij juist veel belangrijker dan een beetje meer snelheid die hij mogelijk niet eens nodig heeft.
Voor onderzoek mag je aannemen dat manuren vele malen meer kosten dan rekentijd. Je kiest daarom meestal het apparaat waar de meeste ervaring mee is binnen het team, de meeste software al kant en klaar op draait, het makkelijkst assistentie voor te vinden is, etc.

Ik vermoed dat ze de Pi 2 gewoon hadden liggen, en dat die voldeed. Als dat betekent dat je een of twee dagen eerder aan het werk kunt gaan omdat je geen 3b hoeft te bestellen, is dat een enorme winst. Onderzoeken werken namelijk vaak naar een publicatiedeadline toe.

Verdere optimalisaties zijn pas interessant wanneer je echt naar productie toe werkt.

Gezien het lage aantal pixels is zelfs de pi2 enorme overkill.

[Reactie gewijzigd door Ghostbird op 16 februari 2019 12:19]

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.


Apple iPhone XS Red Dead Redemption 2 LG W7 Google Pixel 3 XL OnePlus 6T (6GB ram) FIFA 19 Samsung Galaxy S10 Google Pixel 3

Tweakers vormt samen met Tweakers Elect, Hardware.Info, Autotrack, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer de Persgroep Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2019 Hosting door True