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动物与战争

仿皮皮虾眼睛 用于水下定位导航 无线电波很难穿透厚厚的水层,…

fbf67853a886e526ea89d4b03003bd61仿皮皮虾眼睛

用于水下定位导航

无线电波很难穿透厚厚的水层,因而,全球卫星定位导航系统无法完成水下定位导航使命。而皮皮虾神奇的视觉系统,能感知弧形偏振光,可用于水下导航。

近日,美国伊利诺伊大学的研究人员模仿皮皮虾眼睛设计出一种可以采集偏振光信息的相机,利用水下偏振光信息的变化,实现水下定位。这项技术将为水下导航系统提供新的可能性。

该相机是一种偏振光成像仪,当光线透过水面产生折射并在水中发生散射时,这种相机正好利用了光线折射或者散射的偏振特性。研究人员通过采集许多地方的水下偏振光数据,发现水中的偏振光图像在持续变化。这是由于太阳与图像采集点之间的相对位置导致的。水下偏振图像可用于评估太阳的方位角和高度角,加上拍摄的日期和时间,就可以计算出所处的GPS坐标。这项技术将为人类和机器人采用偏振光信息实现水下导航,打开新的思路。

仿蝙蝠耳朵

dc295f3e08cfc4b826ded9debc42ed5c用于机器人自主导航

机器人面临的最具挑战性的任务之一,是如何生成未知环境的地图,并在该环境中导航。蝙蝠通过生物声呐系统感知周围环境,这给机器人导航提供了启示。

近日,以色列特拉维夫大学研究人员开发了一种完全自主的全地形机器人,它能像蝙蝠一样发出声音并分析回声,以识别、绘制和避开户外障碍物。

他们借助仿生学,用超声波扬声器或发射器创建发音“嘴”,用两个超声波接收器创建收音“耳”,发音“嘴”以稳定的频率向四周发出声波并用“耳”听回声,让在户外环境活动的机器人获得周围实时映射图像。

这项成果在未来机器人的应用方面拥有巨大潜力。任何需要在其所处环境中导航的机器人,包括服务机器人,如在起居室中自动导航的吸尘器、温室中工作的农业机器人,以及在地震废墟中搜寻的救援机器人,均有望从基于回声的导航算法中受益。

仿果蝇大脑

ec563eabc7a485a110f460c5bd7f9e48用于微型无人机导航

许多昆虫和哺乳动物通过地理标记和回忆等线索定位自身所在位置,果蝇可以小心地避开各种障碍物,准确快速地降落在目标之上,靠的就是这种导航方法。

前不久,日本研究人员利用果蝇的导航原理,开发出具备导航功能的微型无人机。研究人员利用双光子钙成像技术,记录下果蝇飞行时的脑部活动。结果显示,果蝇脑部有一个被称为“球”的部分携带有导航所需的多种信息。

“球”内部的信息在物理上相互隔离,而且分属两个独立神经回路,可分别携带标志性位置记忆和预计路线信息。该神经结构在节省脑部空间的同时,可确保多类型信息在传递时不受干扰。

随着科技的发展,应用该原理的微型无人机可在不接收外部信号的情况下自主导航执行任务,在有较强电磁干扰等极端环境下发挥独特优势。

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