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.