Nieuw onderzoek: door mieren geïnspireerde technologie verbetert navigatie van kleine robots drastisch

AmsterdamOnderzoekers van TU Delft hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor de navigatie van kleine robots, geïnspireerd door mieren. De robots maken gebruik van visuele signalen en houden hun stappen bij, vergelijkbaar met hoe mieren hun weg vinden. Deze nieuwe aanpak is belangrijk omdat kleine robots beperkte rekenkracht en batterijduur hebben. Het onderzoek is op 17 juli 2024 gepubliceerd in Science Robotics.

Waarom dit belangrijk is:

• Vermindert de benodigde rekenkracht en het geheugenverbruik.
• Maakt het mogelijk voor kleine robots om zelfstandig te navigeren zonder externe infrastructuur.
• Potentiële toepassingen in industriële inspecties en de landbouw.

Kleine robots tussen enkele tientallen en enkele honderden gram kunnen veiliger en efficiënter zijn. Ze kunnen door kleine ruimtes bewegen en zijn minder gevaarlijk als ze tegen mensen botsen. Hun kleine formaat betekent echter dat ze geen zware en energie-intensieve sensoren kunnen dragen zoals grotere robots. Veelgebruikte navigatietools zoals GPS of LiDAR zijn vaak te groot of niet geschikt voor deze minuscule robots.

Het team van TU Delft vond een oplossing door de natuur te bestuderen. Mieren bewegen efficiënt door gebruik te maken van een combinatie van bewegingsdetectie, ook bekend als odometrie, en eenvoudige visuele herinneringen. Deze methode vergt minimale verwerkingskracht, wat het ideaal maakt voor kleine robots. Biologen ontdekten dat mieren korte visuele momentopnames van hun omgeving maken. Bij hun terugkeer vergelijken ze hun huidige uitzicht met deze 'foto's' om de weg terug naar huis te vinden.

Onderzoekers hebben dit model getest op een 56-gram drone genaamd "CrazyFlie." Deze drone navigeert met een eenvoudige camera en een kleine computer, een microcontroller. In tegenstelling tot complexere systemen gebruikt hij slechts 0,65 kilobyte aan data per 100 meter. De drone maakt foto's op vaste afstanden en gebruikt een proces, odometrie genaamd, om zich tussen deze punten voort te bewegen. Deze methode zorgt ervoor dat de drone verder kan reizen met minimaal stroom- en computerverbruik.

Lees ook:

Vandaag · 15:59

Hoe politieke voorkeuren onze chocoladekeuze beïnvloeden: de zoete afstand tussen meningen

Volgens Dr. Tom van Dijk, de hoofdonderzoeker van de studie, kan de robot efficiënt tussen opgeslagen posities bewegen. Het cruciale punt is om deze posities voldoende uit elkaar te plaatsen om geheugen te besparen maar dichtbij genoeg om ervoor te zorgen dat de robot goed kan navigeren.

Prof. Guido de Croon, een van de auteurs, legt uit dat deze methode geen gedetailleerde 3D-kaarten maakt. In plaats daarvan stelt het de robot in staat om terug te keren naar het startpunt. Dit is voldoende voor taken zoals het controleren van voorraden in magazijnen of het inspecteren van gewassen in kassen. De drone kan gegevens verzamelen en terugkeren om ze te uploaden, waardoor de taak eenvoudiger wordt zonder geavanceerde verwerking.

Kleine robots hebben talloze toepassingen. Ze kunnen in groten getale worden ingezet om vroegtijdig plagen of ziektes op boerderijen op te sporen. Daarnaast kunnen ze inventaris beheren in magazijnen of gaslekken detecteren in fabrieken. Door hun geringe formaat kunnen ze gemakkelijk binnenshuis bewegen zonder overlast te veroorzaken.

Deze nieuwe navigatiemethode voor robots is essentieel omdat het kleine, autonome robots in staat stelt om effectief in de praktijk te functioneren. Het vereist weinig rekenkracht en geheugen, waardoor het een handige en betaalbare optie is voor veel toepassingen.