Насекомые легко перемещаются по сложным местам, несмотря на относительно простую нервную систему. Часто это объясняется надежными и эффективными стратегиями управления движением, в которых действия и восприятие тесно взаимосвязаны.
Эти стратегии движения используют преимущества специализированных глаз, которые обеспечивают обзор почти всей обзорной сферы. Доказано, что сферическое поле зрения выгодно для оценки самодвижения. Это может быть одним из факторов, объясняющих, почему летающие существа часто имеют почти панорамное зрение.
Исследовательская платформа
Для содействия интересам и целям робототехники, вдохновляемой насекомыми, была разработана новая мобильная платформа роботов, получившая соответствующее название InsectBot. Существует две основные особенности конструкции, отличающие InsectBot от многих более распространенных исследовательских платформ для робототехники.
- Первой основной особенностью платформы является горизонтальное всенаправленное движение.
- Второй основной особенностью конструкции является вертикальное движение стереокамеры, в которой используется пара полусферических объективов ("рыбий глаз"), каждая из которых обеспечивает поле обзора 190 градусов.
Эти две конструктивные особенности в настоящее время обеспечивают четыре степени подвижности, например, имитацию посадки медоносной пчелы. Еще 2 градуса движения, наклона и вращения, могут быть добавлены в будущем с помощью механизма, который вращает установленные камеры.
Горизонтальное всенаправленное движение выполняется четырьмя всенаправленными колесами, расположенными под углом 90 градусов друг к другу. Существует небольшое число мобильных роботов, использующих всенаправленные колеса: команда Cornell Robocup использовала четырехколесных всенаправленных роботов, что могло способствовать их огромному успеху на международных соревнованиях RoboCup.
Использование четырех всенаправленных колес обеспечивает большую устойчивость при большой нагрузке, что обеспечивает гибкость для InsectBot. Кроме того, четыре всенаправленных колеса обеспечивают улучшенную и упрощенную систему управления движением.
Стереокамеры и их объектив "рыбий глаз" смонтированы таким образом, что между ними существует небольшое перекрытие в поле зрения. Такое перекрытие в сочетании с полем зрения почти 360 градусов обеспечивает систему видения, которая довольно распространена среди насекомых в естественном мире.
Квадрокоптеры и недавно появившийся робот CSIRO - хорошо известные примеры изучения полета. Однако квадрокоптеры, естественно, нестабильны и чрезвычайно трудно поддаются контролю. Робот CSIRO CableArray может работать только в своей среде.
Кроме того, эти типы аппаратных средств не могут имитировать изысканный контроль движения насекомых, который может быть необходим для понимания их стратегий восприятия.
Другой подход заключается в использовании дирижаблей, но они должны быть достаточно большими для того, чтобы нести любую разумную нагрузку. Размеры и отсутствие маневренности делают дирижабли (и квадрокоптеры) пригодными для использования только на открытом воздухе.
Insectbot, напротив, является относительно простой в использовании платформой, которая может работать в любой плоской наружной или внутренней среде и может нести большую нагрузку по своим размерам. Его стабильность и механическая прочность делают его желаемым в качестве платформы для проведения экспериментов по моделированию полетов.
InsectBot предназначен для установки на любую материнскую плату типа ATX и поддерживает большинство датчиков, таких как лазерный дальномер SICK. В настоящее время материнская плата Mini-ITX VIA EPIA SP1300 с 1 ГБ оперативной памяти используется для связи с двигателями и датчиками, а также для управления движением приводной системы и подъемного механизма.
Задачи визуальной обработки выполняются на борту одного или нескольких высокопроизводительных компьютеров. Связь между компьютерами верхнего уровня и прибором InsectBot осуществляется через беспроводное или проводное соединение(если требуется). При использовании текущей модели InsectBot дает несколько часов работы.
Часто существует множество решений одних и тех же фундаментальных проблем, связанных со зрением и движением роботов. Традиционные решения для этих систем хорошо работают в целом, но становятся трудными для реализации, когда требуется производительность в режиме реального времени.
Поскольку автономные роботы и живые существа сталкиваются с параллельными проблемами при выполнении схожих задач, исследователи пытаются получить новые знания от биологических решений этих проблем, чтобы разработать новые решения, которые будут надежно работать в режиме реального времени.
