法國科學家研發出了一種無需GPS的螞蟻機器人。拋開人造衛星的信號，它們依靠太陽光編織出的“光學羅盤”進行導航。

下一步，研究團隊會探索光學羅盤在航空機械和汽車工業上的潛力，在GPS失靈，例如行駛到兩棟高樓之間時提供備用導航方案。項目負責人Stéphane Viollet表示，團隊正與一家法國汽車制造商開展合作。

相關論文近日發表在美國《科學-機器人學》期刊上。

螞蟻的方向感

這是從沙漠箭蟻那里獲得的靈感。螞蟻的方向感一直為人稱道，很大程度上依賴于體內分泌的信息素。就像《格林童話》里的漢塞爾和格萊特在森林里邊走邊留下面包屑一樣，螞蟻們在行進的道路上留下信息素，給同伴指引食物的方向，也給自己記下回巢的路徑。

但這一理論不適用于箭蟻。它們通常選在烈日當空時出沒，此時沙漠的表面溫度足以蒸發一切信息素。

后來，科學家們發現箭蟻識路的奧秘是陽光。光波是一種電磁波，振動方向垂直于傳播方向。具有特定振動方向的光稱為偏振光。

人類的眼睛無法識別出偏振光，只能借助偏振濾光片感受到它們的存在。濾光片是一種由長長的平行分子鏈構成的玻璃或塑料片，如柵欄一樣篩選特定振動方向的光線透過。旋轉濾光片，當“柵欄”的方向垂直于光的振動方向，人們觀察到的光線就會變暗，當“柵欄”方向平行于光的振動方向，又會恢復原來的亮度。

太陽光羅盤

太陽光通常情況下是一種非偏振光。就像圍繞太陽這個中心點，扯出無數條的繩子，振動角度平均分布在不同的方向上。但在晴朗的天氣里，大氣成了一片巨大的濾光片，只篩選特定振動方向的光線落下

沙漠箭蟻的復眼能敏銳地感應到紫外線頻段的偏振光。此時，廣闊的天空仿佛刻滿了平行的表格線，無邊的瀚海籠罩在一張巨大的光學羅盤之下。箭蟻依據這張羅盤辨別方向，再記錄爬行的步數，就能出巢數百米依然精確返航。這對于身如一芥的它們來說，已經是驚人的距離。

一些實驗也證明了太陽是箭蟻的指路明燈。科學家通過甜食引誘箭蟻在指定方向上爬行一段距離，再把它們裝在不透光的瓶子里帶出一段距離。

重新放回地面上，箭蟻只爬行了被抓進瓶子前的距離就開始團團轉找巢。顯然，在它們的概念里，應該已經到家了，不見光的那段距離并未被計算在內。

螞蟻機器人

法國國家科研中心（CNRS）聯合艾克斯馬賽大學在沙漠箭蟻的啟發下把光學羅盤配置在了運動機器人上，并附加一個朝向太陽的光學運動傳感器來記錄所覆蓋的距離。這個光學羅盤對偏振紫外線很敏感，在晴朗或多云天氣下辨別航向的準確度達到0.4°。它只用到了兩個覆蓋偏振濾光片的像素，但科學家們用一種創新的機動方式來控制濾光片的轉向，羅盤的實際能力與兩列374像素的傳感器相當。這使得傳感器的生產成本從78000歐元大幅降低到數百歐元。

螞蟻機器人（AntBot）身具六足，只有2.3公斤重，在復雜地形上的活動能力很強。研究人員為其設計了一項定點檢查并返航的任務進行試驗，覆蓋14米的總距離后，它的定位精度達到1厘米。

不過，一個缺點是螞蟻機器人在長距離運動后出現了過熱現象，仍待進一步研究。此外，夜間、陰雨天氣下的運動能力也需要考慮。

相比起傳統的輪式機器人和無人機，科學家希望螞蟻機器人未來能在山區、災區和太空探索中發揮更強力的作用。