AntBot仿生機器蟻之導航行為
仿生機器人有一個重要的課題是「歸巢行為（homing behavior）」，現今大多仿生機器人實現這項行為的參考對象多為蜜蜂、螞蟻等歸巢行為研究較多之昆蟲。這邊要介紹的AntBot六足機械蟻是以生活於沙漠地帶Cataglyphis屬的螞蟻為對象，據先前的研究，這類螞蟻依靠兩大類機制定位與導航：（一)路徑積分（path integration, PI），基於步伐積分（stride integration）、腹側光流（ventral optical flow, OF）與天文特徵導航（celestial-based orientation cues）；（二）視覺導引（visual guidance, VG），是透過記憶地標的相對位置達成導航功能。有資料顯示，在沙漠螞蟻中，路徑積分可說是關鍵的導航機制，因為廣大的沙漠不一定能有顯著路標（landmark）可供辨識，因此AntBot也基於路徑積分實現了機器蟻的歸巢行為。
天文特徵導航包含日光偏振型態與太陽位置，可藉此獲得前進方位，AntBot搭載一對仿生紫外線感應器，量測偏振角（angle of polarization, AoP），判斷與太陽的相對關係，以實現真實昆蟲複眼腹側緣區（dorsal rim area, DRA）功能。另一方面，路程量測（odometry）是由自體感覺（proprioception）的步伐積分，與感測自外界的腹側光流完成。步伐積分簡言之就是紀錄先前的移動路徑，然而不可避免的，不論是生物或是機器皆會產生誤差並累積，所以來自外界的光流變化，就是達成路程量測的另一部份，由十二個像素的特製感應器比較光影經過的時間差，推算當下的運動狀態。
AntBot在全部導航功能皆開啟時，具相當高之歸巢正確率，展現這些得自生物的導航機制確實有助於現代機械人之研發。藉由周遭自然環境訊息導航的方法，能在GPS訊號受阻或是無線通訊不良地區獨立工作，在救災機器人、自動無人載具，甚至是太空探測方面都有所助益。
撰文：姚皇宇
原始文獻：Dupeyroux, J., Serres, J. R. & Viollet, S. AntBot: A six-legged walking robot able to home like desert ants in outdoor environments. Science Robotics 4, eaau0307 (2019).
天文特徵導航包含日光偏振型態與太陽位置，可藉此獲得前進方位，AntBot搭載一對仿生紫外線感應器，量測偏振角（angle of polarization, AoP），判斷與太陽的相對關係，以實現真實昆蟲複眼腹側緣區（dorsal rim area, DRA）功能。另一方面，路程量測（odometry）是由自體感覺（proprioception）的步伐積分，與感測自外界的腹側光流完成。步伐積分簡言之就是紀錄先前的移動路徑，然而不可避免的，不論是生物或是機器皆會產生誤差並累積，所以來自外界的光流變化，就是達成路程量測的另一部份，由十二個像素的特製感應器比較光影經過的時間差，推算當下的運動狀態。
AntBot在全部導航功能皆開啟時，具相當高之歸巢正確率，展現這些得自生物的導航機制確實有助於現代機械人之研發。藉由周遭自然環境訊息導航的方法，能在GPS訊號受阻或是無線通訊不良地區獨立工作，在救災機器人、自動無人載具，甚至是太空探測方面都有所助益。
撰文：姚皇宇
原始文獻：Dupeyroux, J., Serres, J. R. & Viollet, S. AntBot: A six-legged walking robot able to home like desert ants in outdoor environments. Science Robotics 4, eaau0307 (2019).
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