Создан робот-муравей, способный ориентироваться по компасу

Робот-муравей научился ориентироваться по Солнцу

Большинство современных роботов ориентируется в пространстве с помощью GPS. Французские инженеры решили это изменить. Они убеждены, что существует более удобная система навигации. Она не требует сложной обработки данных и имеют высокую точность. Это так называемый “солнечный компас”, который используют муравьи.

Трудолюбивые насекомые ориентируются в пространстве с помощью нескольких приемов. Они способны найти дорогу по феромоновым метками. Кстати, этот метод роботы уже освоили. Также муравьи могут ориентироваться по положению Солнца.

Солнечный компас актуален в местности, где бесполезно оставлять химические метки. Например, в пустыне при высокой температуре и под палящим солнцем феромоны просто испарятся.

Ученые из Национального центра научных исследований Франции и Университета Экс-Марсель представили нового шестиного робота под названием AntBot, который позаимствовал навигационную систему у муравьев, обитающих в пустыне. Разработчики объяснили, что эти насекомые могут преодолевать сотни метров в поисках пищи под прямыми солнечными лучами. Отыскав добычу, они без проблем возвращаются в свои гнезда, не сбившись с пути.

Все дело в том, что в глазах пустынных муравьев размещены специальные клетки, которые обнаруживают поляризованный свет. Это и помогает определить направление.

Муравьи также могут оценивать пройденное расстояние. Для этого они считают количество пройденных шагов с учетом скорости движения относительно Солнца. Информация о направлении и расстоянии позволяет им найти свои гнезда.

Французские разработчики наделили робота похожими возможностями. Его оснастили ультрафиолетовым датчиком, позволяющим оценить пройденное расстояние по положению Солнца, а также оптическим компасом с 2-я подвижными фильтрами, которые помогают определить направление с помощью поляризованного света. AntBot может также контролировать скорость передвижения и подсчитывать количество пройденных шагов.

Результаты проведенных экспериментов показали, что 6-ногий робот, как и муравьи, обитающие в пустынях, может исследовать окружающую среду и самостоятельно возвращаться в гнездо. Когда AntBot отдаляется от своей базы на 5-14 метров, он с легкостью находит ее.

Большинство современных роботов ориентируется в пространстве с помощью GPS. Французские инженеры решили это изменить. Они убеждены, что существует более удобная система навигации. Она не требует сложной обработки данных и имеют высокую точность. Это так называемый “солнечный компас”, который используют муравьи.

Трудолюбивые насекомые ориентируются в пространстве с помощью нескольких приемов. Они способны найти дорогу по феромоновым метками. Кстати, этот метод роботы уже освоили. Также муравьи могут ориентироваться по положению Солнца.

Солнечный компас актуален в местности, где бесполезно оставлять химические метки. Например, в пустыне при высокой температуре и под палящим солнцем феромоны просто испарятся.

Ученые из Национального центра научных исследований Франции и Университета Экс-Марсель представили нового шестиного робота под названием AntBot, который позаимствовал навигационную систему у муравьев, обитающих в пустыне. Разработчики объяснили, что эти насекомые могут преодолевать сотни метров в поисках пищи под прямыми солнечными лучами. Отыскав добычу, они без проблем возвращаются в свои гнезда, не сбившись с пути.

Все дело в том, что в глазах пустынных муравьев размещены специальные клетки, которые обнаруживают поляризованный свет. Это и помогает определить направление.

Муравьи также могут оценивать пройденное расстояние. Для этого они считают количество пройденных шагов с учетом скорости движения относительно Солнца. Информация о направлении и расстоянии позволяет им найти свои гнезда.

Французские разработчики наделили робота похожими возможностями. Его оснастили ультрафиолетовым датчиком, позволяющим оценить пройденное расстояние по положению Солнца, а также оптическим компасом с 2-я подвижными фильтрами, которые помогают определить направление с помощью поляризованного света. AntBot может также контролировать скорость передвижения и подсчитывать количество пройденных шагов.

Результаты проведенных экспериментов показали, что 6-ногий робот, как и муравьи, обитающие в пустынях, может исследовать окружающую среду и самостоятельно возвращаться в гнездо. Когда AntBot отдаляется от своей базы на 5-14 метров, он с легкостью находит ее.

Как муравьи находят дорогу домой: основные версии

Как муравьи находят путь домой к муравейнику? Вопрос интересный, но не достаточно изученный. Ученые смогли определить пять способов пространственной ориентации насекомых.

Муравьи – уникальные представили мира фауны. Природа щедро одарила насекомых различными умениями и способностями. Мурашики без труда находят путь к родному муравейнику, ежедневно удаляясь от дома на 2 – 3 километра в поисках пищи.

Читайте также:  В США планируется использование биопринтеров для лечения бактериальных заболеваний

Способы ориентирования в пространстве

Проведя многочисленные эксперименты ученые доказали – муравьи находят дорогу к муравейнику практически всегда. Встречаются исключения, но это огромная редкость. Дикая природа не создает мурашам никаких препятствий для возвращения.

Муравьи добираются до муравейника, реализуя следующие возможности:

  • пользуются химическими метками;
  • ориентируются на расположение физических предметов;
  • определяют путь, выбирая ориентиром солнце;
  • используют магнитное поле планеты;
  • занимаются подсчетом шагов.

Ученые-мирмекологи предполагают существование и иных механизмов, позволяющих насекомым добираться до муравейника из отдаленных мест.

Химические метки на пути

Пространственное ориентирование путем постановки химических меток практикуется муравьями всех видов. Насекомых этой группы отличает чувствительность к различным типам ароматов.

Для насекомых типична химическая (ольфакторная) коммуникация. Муравьи не умеют общаться при помощи голоса. Некоторые разновидности абсолютно слепы. Использование запаха – единственная возможность полноценного общения, указания на пищу, способ ориентирования на местности.

Для внутрисемейного общения, создания химических меток муравьи применяют феромоны. Гормоны специфичны не только для отдельного вида мурашей, но и определенной ситуации. Метка маршрута – типичный пример.

Чтобы найти дорогу к муравейнику, рабочая особь в период движения делает по пути небольшие ароматизированные метки. Дорожки, предназначенные для регулярного передвижения, полностью заполнены муравьями.

Важная роль в ольфакторной коммуникации отводится топохимическому чувству. Насекомые не только отличают аромат феромоновой метки, но понимают размер, направленность движения. Столь тонкой обонятельной способностью не обладают даже охотничьи псы. Собака, учуяв лисий след, способна обмануться, выбирая направление.

Муравей, столкнувшись с феромоновой меткой, определяет зашифрованную информацию, направление движения. Насекомое отправится именно к источнику пищи.

Упрощенно процесс метки муравьиных дорог описывается как постановка ароматизированных стрелок. Чтобы нарушить движение, сбить насекомое с пути, достаточно распылить по феромоновой дорожке обычный дезодорант. Муравьи в скором времени полностью устранят нарушения.

Муравьиная тропа представляет «дорогу» с множеством разнообразных меток-указателей, понятных рабочим представителям колонии.

Физические объекты

Как муравьи находят дорогу, ориентируясь на физические объекты? Насекомым присуща возможность запоминания определенных предметов и элементов пейзажа. Учитывая малые размеры, способ ориентации на местности имеет характерные особенности.

Памятью мурашей запоминаются предметы, соответствующие росту насекомых: растущая кустом трава, камешки, трещины в почве. Здания, реки, другие крупные объекты в качестве ориентиров не используются.

Картинка из определенных топографических знаков в обязательном порядке дополняется ориентированием по расположению солнца. Взаимосвязь была доказана лабораторными опытами. Ученые, не внося изменений в расположение наземных ориентиров, поворачивали кормовую площадку относительно солнца. Насекомые с трудом отыскали дом.

Поскольку в природе подобные ситуации полностью исключены, то система ориентирования по расположению солнца остается максимально надежной. Если полностью изменить внешний вид поляны вокруг муравейника, насекомые доберутся домой, ориентируясь по солнцу.

Мураши занимаются обучением молодых особей премудростям ориентирования по физическим объектам. Процесс учебы представляет собой полноценный урок: новичок задержался, сошел с тропы, опытный муравей дожидается «потеряшку», помогая выбрать оптимальный маршрут.

Ориентация по солнцу

Следующий способ того, как муравьи находят дорогу к муравейнику, – ориентирование по солнцу. Способность является наиболее сложной и продолжает изучаться.

Насекомые обладают способностью принимать во внимание текущее место положения небесного светила, учитывая его при любых территориальных передвижениях, включая непродолжительные по времени путешествия.

Важное умение насекомых – совершать поправку маршрута в соответствии со смещением солнца в течение светового дня. Если муравей покинет колонию с рассветом, а вернется в обеденное время, насекомое примет в расчет изменение расположения солнца относительно горизонта.

У муравьев особенное строение глаз. Специальные клетки способны учитывать направленность солнечных лучей. Мурашам не нужно проводить сложные вычисления траектории солнечного движения. Мозг, получив необходимую информацию от целевых клеток, внесет в маршрут необходимые коррективы.

Магнитное поле земли

Применяется ли ориентирование по магнитному полю планеты всеми видами муравьев, ученым не известно. Но муравьи-листорезы метод поиска пути к домашнему муравейнику используют регулярно.

Эксперимент выявил, что при нарушении феромоновой дорожки и полном отсутствии солнечного света поведение мурашей меняется. Они начинают двигаться несколько хаотичнее. Помехи в стройное движение вносит магнитное поле планеты.

Читайте также:  В сингапурской клинике начал работать робот-массажист

Один из органов муравьев функционирует в режиме обычного компаса, «указывая» насекомым северное направление. При совмещении с остальными системами ориентирования насекомые находят путь к муравейнику. Именно магнитное поле планеты помогает муравьям возвращаться домой, в условиях сумерек, когда солнце опускается за линию горизонта.

Подсчет шагов

Открытие способа ориентирования муравьев в пространстве по количеству сделанных шагов совершенно в ходе эксперимента. Многие разновидности насекомых в период поиска корма совершают подсчет числа выполненных шагов, сделанных в конкретном направлении. Ученые сделали вывод, что мураши проводят подсчет шагов между двумя поворотами тропы.

Способность выявлена исследовательской группой мирмекологов в период проведения экспериментального теста. Были взяты несколько муравьев из общей популяции. Одной группе насекомых лапки укоротили, другой части удлинили путем прикрепления миниатюрных ходулей.

Место нахождения корма мурашам было известно. Коротконогая группа завершала путь к запасу корма, не доходя до него. Вторая часть испытуемых пересекала участок, начав искать пищу там, где еда заведомо отсутствовала.

Заключение

Большинство мурашей в поиске дороги к родному муравейнику, для пространственной ориентации используют практически все рассмотренные способы. Это помогает насекомым не сбиваться с курса, возвращаясь в отправную точку маршрута, – муравейник.

Представители семейства пустынных муравьев, живущие в жарких песках, подвергаются ежедневному риску погибнуть под лучами палящего солнца, обезвоживания, если не вернутся к муравейнику в прохладные подземные камеры.

Как муравьи находят дорогу домой? Были рассмотрены все известные способы. Ученые не исключают, что известные ориентационные возможности насекомых – далеко не предел. И мурашики практикуют более совершенные.

Видео: Муравьи в муравейнике

Муравьи научили уникальных роботов ориентироваться по солнцу

Читайте также:

Прививки делали более 900 мобильных бригад С начала вакцинации в.

До конца 2021 года в Бишкеке должно стартовать серийное производство.

Из них 99 детей и 33 медработника В Украине за последние сутки.

Российские водители пожаловались на частые поломки отечественных.

У молодого производителя электротранспорта из штата Огайо, компании.

Активность боевиков наблюдалась вблизи Невельского В течение прошлых.

Канада примет 20 тысяч афганцев, которым угрожают боевики.

В сентябре в продажу поступит одноплатный компьютер UP Xtreme i11.

Популярные новости

  • В Украине могут рухнуть цены на все автомобили: в.
  • Бензин и дизель подешевеют на АЗС: Минэкономики.
  • Назвали 50 самых надежных б/у авто в возрасте до.
  • ЗАЗ планирует ежегодно выпускать тысячи автомобилей
  • Для защиты от мошенничества: в Украине хотят.

Больше новостей

Читати українською Для борьбы с новым пожаром отправили 4 самолёта.

Международное рейтинговое агентство Fitch Ratings подтвердило, что у.

Курс доллара до конца года может снизиться до 70 рублей, а при более благоприятных условиях – и до 65 рублей, сказал.

Вице-президент компании Xiaomi Чан Чэн (Chang Cheng) опубликовал в китайской социальной сети Weibo пост, в котором.

На дне Курильского озера рядом с упавшим Ми-8 нашли тела трех.

Cергей Ложкин, исполнительный директор компании PIX Robotics.

За сутки в стране второй компонент вакцины получили 45 904 человека, передает zakon.kz. Первым компонентом за день.

Летом 1882 года в Москве на Кузнецком мосту открылась первая.

Французское издание Le Figaro рассказало о ситуации в стране.Как.

Федерация налогоплательщиков Германии подсчитала, что канцлер ФРГ.

Этот рекорд добавил тревоги разрушительному пути изменения климата на.

Читати українською В ВОЗ настаивают, что вакцинация не отменяет.

Мужчину задержали в Павлодарской области, передает zakon.kz. В.

Злоумышленники с оружием напали на владельца рюкзака, в котором в.

Министерство внутренних дел проводит проверку по факту смерти.

Ведущий специалист центра погоды “Фобос” Евгений Тишковец в беседе с RT назвал сроки начала новой климатической эпохи. По словам

Читати українською Место проведения заседания Совета пока неизвестно.

Российские дилеры Бестселлером Mitsubishi на российском рынке.

Мэтью Вуллер из Университета Аляски совместно с учеными из Австрии.

На данный момент защитники ответным огнем прекратили обстрелы врага.

В Киргизии выпустили свой первый национальный электромобиль — Kami.

На прошлой неделе марсоход Национального управления по аэронавтике и.

Читати українською «Металлист 1925» держался достойно в матче с.

Где-то спорная внешность или не самая выдающаяся динамика, но.

Читайте также:  Представляем новые беспроводные наушники Redmi Buds 3 Pro

Белоруссия прорабатывает альтернативные маршруты перевалки калийных.

Читати українською Операцию планируют закрыть в первом квартале.

Специалист по особо опасным инфекциям, врач-иммунолог, доктор.

Биржевые цены на топливо в России бьют рекорды, розничные тоже.

Муравьи измеряют расстояние шагами

Швейцарские и немецкие энтомологи установили, что обитающий в пустыне Сахара муравей Cataglyphis fortis измеряет пройденное расстояние шагами. Чтобы доказать это, ученые изменяли насекомым длину ног. Муравьи «на ходулях» недооценивали пройденное расстояние, а муравьи «на культях» считали, что прошли больше, чем на самом деле. Точное определение пройденного расстояния, наряду с «внутренним компасом», необходимо муравьям для вычисления прямого курса при возвращении в гнездо после долгих странствий по лишенной ориентиров пустыне.

«Человек вышел из точки А и прошел 3 км на север, потом повернул на 35° влево, прошел еще 2 км и пришел в точку Б. В какую сторону ему следует идти, чтобы по прямой вернуться в точку А?»

Даже люди с высшим образованием испытывают большие затруднения при решении подобных задач, особенно если под рукой нет калькулятора (если и вспомните формулу — лично я ее не помню — ни за что не вспомните нужные синусы-косинусы). Многие общественные насекомые, однако, решают такие задачи с удивительной точностью, безошибочно возвращаясь в гнездо кратчайшим маршрутом после долгих странствий с множеством поворотов. Причем для этого им даже не нужны ориентиры. Обитающему в пустыне Сахара муравью Cataglyphis fortis на ориентиры рассчитывать вообще не приходится — кругом один песок, а поиски корма в этой безжизненной местности требуют длительных и далеких путешествий.

Для вычисления курса пустынные муравьи используют информацию о длине и направлении каждого пройденного отрезка пути. Направление они определяют по солнцу, как и многие другие животные. Между прочим, для этого нужно иметь еще и хороший внутренний хронометр, календарь и «встроенные» в мозг таблицы движения солнца по небосклону, поскольку это движение отнюдь не равномерно — около полудня, например, угловая скорость движения солнца намного выше, чем утром и вечером.

Метод, при помощи которого пустынные муравьи определяют пройденное расстояние, до сих пор оставался неизвестным. К ним неприменима «энергетическая гипотеза», согласно которой животные могут определять пройденное расстояние по затраченным усилиям. Ведь муравьи безошибочно прокладывают курс независимо от того, идут они налегке или с грузом. Не пользуются они и методом «зрительного потока» (optic flow), подобно пчелам, которые оценивают дальность полета по суммарному количеству «мелькания в глазах». Пустынные муравьи не ошибаются в оценке пройденного пути ни в темноте, ни на искусственных абсолютно гладких поверхностях, где не за что зацепиться взгляду, ни даже лишенные возможности видеть.

Еще в 1904 году было высказано предположение, что муравьи меряют расстояние шагами (H. Piéron. 1904. Du rôle du sens musculaire dans l’orientation des fourmis. Bull Inst Gen Psychol 4:168–186), но до сих пор эту гипотезу никто не пытался проверить. Пробел решил восполнить Матиас Витлингер из Ульмского университета и его коллеги — энтомологи из Германии и Швейцарии, уже давно изучающие поведение пустынных муравьев.

В ходе эксперимента одним муравьям ноги обрезали (точно посередине голени), другим удлиняли, приклеивая свиную щетинку.

Муравьев приучили бегать из гнезда к кормушке по прямому желобку длиной 10 м. Возле кормушки муравьев ловили, меняли им длину ног, давали в челюсти кусочек пищи (чтобы было с чем возвращаться в гнездо) и выпускали в другой желобок, ориентированный параллельно исходному. Муравьи немедленно отправлялись в «обратный путь», то есть бежали в сторону предполагаемого гнезда. Пробежав по прямому желобку определенное расстояние, соответствующее, как они полагали, расстоянию от кормушки до гнезда, муравьи вылезали из желобка и начинали бегать туда-сюда в поисках входа в гнездо.

Ученые тщательно замеряли расстояние между той точкой, где муравей был выпущен в желобок, и той, где он переключался с поведенческой программы «бегу домой» на программу «где же вход?». Оказалось, что муравьи, которым не меняли длину ног, начинали искать вход, пройдя в среднем 10,2 м, муравьи на ходулях пробегали 15,3 м, а муравьи на культях — лишь 5,75 м.

Читайте также:  Российскими космонавтами на поверхности МКС обнаружены бактерии

После этого муравьев с измененной длиной ног возвращали в гнездо, где они продолжали жить и совершать успешные рейды за пропитанием в течение многих дней, что говорит о том, что совершенные над ними манипуляции не слишком сильно им повредили. Правда, двигались они несколько медленнее «немодифицированных» сородичей. Средняя скорость передвижения нормального рабочего муравья этого вида составляет 0,31 м/с, тогда как особи с укороченными ногами бегали со скоростью 0,14 м/с, с удлиненными — 0,29 м/с.

«Модифицированных» муравьев, поживших какое-то время в гнезде, повторно ловили у кормушки и снова сажали в параллельный желобок, чтобы определить, как они оценивают пройденный путь после того, как добежали от гнезда до кормушки уже на измененных ногах. Если «гипотеза шагомера» верна, теперь они уже не должны были ошибаться. Так и оказалось: муравьи «на ходулях» и муравьи «на культях», как и нормальные муравьи, начинали искать вход в гнездо, пройдя 10 метров и еще чуть-чуть.

Самым сложным для исследователей оказалось измерить длину муравьиного шага. Проблема осложнялась тем, что длина шага зависит от размера насекомого (размеры рабочих муравьев этого вида сильно варьируют), а также от скорости движения: чем быстрее идет муравей, тем шире он шагает. Заснять на скоростное видео весь обратный путь муравья, чтобы просто подсчитать шаги и измерить их среднюю длину, у исследователей не было возможности. Съемка проводилась в небольших экспериментальных установках. В итоге выяснилось, что длина шага нормального муравья составляет в среднем 13,0 мм, «на ходулях» — 14,8 мм, «на культях» — 8,6 мм.

Чтобы окончательно подтвердить «гипотезу шагомера», нужно было убедиться, что в первой серии экспериментов (когда путь к кормушке муравьи проделывали на нормальных ногах, а обратно бежали на измененных) насекомые начинали искать вход в гнездо, пройдя столько же шагов, сколько на пути к кормушке. Для муравьев с укороченными ногами это подтвердилось. А вот для муравьев «на ходулях» — не совсем. Оказалось, что они проходили на обратном пути на 3,0–3,5 м больше, чем следовало, исходя из средней длины их шага.

Причины этого несоответствия ученые намерены выяснить в ходе дальнейших исследований. Пока же они ограничились предположением, что наблюдаемый сбой в работе шагомера может быть вызван нарушением соотношения между длиной шага и скоростью движения у муравьев «на ходулях». Если у муравьев «на культях» снижение скорости оказалось пропорциональным уменьшению длины шага (и то и другое уменьшилось примерно вдвое), то у муравьев «на ходулях» шаг увеличился, а скорость движения, наоборот, снизилась (возможно, из-за веса клея и свиной щетины). Муравьи просто стали медленнее перебирать ногами. Ученые отметили, что если бы скорость движения муравьев «на ходулях» увеличилась настолько же, насколько она уменьшилась у муравьев «на культях», то и длина шага у первых оказалась бы больше (исходя из установленной зависимости длины шага от скорости), и тогда все цифры в их эксперименте замечательно сошлись бы.

В целом эксперимент получился красивый, и «гипотеза шагомера» в итоге получила весомое подтверждение, хотя принцип работы самого «шагомера», по-видимому, все-таки отличается от простого подсчета шагов. Похоже, муравьи принимают в расчет также и скорость перебирания ногами и учитывают при этом, что при ее снижении шаг у них получается короче.

Источник: Matthias Wittlinger, Rüdiger Wehner, Harald Wolf. The Ant Odometer: Stepping on Stilts and Stumps // Science. 2006. V. 312. P. 1965-1967.

Как ориентироваться по компасу

Опубликовано Olga в 07.07.2019 07.07.2019

Компас уже много десятилетий остается основным средством ориентирования на местности. Конечно, современные туристы часто пользуются навигаторами и другими цифровыми средствами для определения местоположения и составления маршрута. К сожалению, технические новинки далеко не всегда можно использовать. Здесь на помощь и приходит обычный компас, с помощью которого можно найти путь в цивилизацию.

В сегодняшней статье мы расскажем, как ориентироваться по компасу правильно, чтобы определить стороны света, азимут или выбрать правильное направление движения.

Инструкция, как ориентироваться по компасу

Изначально прибор использовался только для определения сторон света, но если следовать определенным правилам, с его помощью можно сделать и множество других полезных для ориентирования вещей (рисунок 1).

Читайте также:  Китайцы создали чип, способный читать мысли человека

Рисунок 1. Прибор отличается простотой использования

Ориентирование по компасу происходит так:

  1. Стрелка всегда указывает на север, поскольку она чувствительна к металлу. Учитывая эту особенность, главное правило инструкции к компасу гласит, что его нельзя использовать рядом с металлическими предметами, линиями электропередач или железнодорожными путями, так как показания будут искажаться.
  2. При использовании прибор обязательно нужно положить на ровную поверхность и постараться не двигать его. При этом есть специальные спортивные и военные модели, показания которых не искажаются, даже если человек бежит.
  3. По периметру прибора находится циферблат (лимб), на котором обозначены углы от 0 до 360 градусов.
  4. Стрелки окрашены в разные цвета. Если одна стрелка красная, а вторая синяя, то первая будет указывать на юг, а вторая на север. Однако в большинстве случаев окрашена только одна стрелка и именно она указывает северное направление.

Соответственно, если встать лицом по направлению, указанному стрелкой, то юг будет находиться за спиной, запад слева, а восток справа.

Как определить стороны света

Поскольку пользоваться компасом достаточно просто, с его помощью можно всего за несколько секунд определить, где находиться север и в каком направлении следует двигаться (рисунок 2).

Пользоваться обычным магнитным компасом особенно полезно в лесу, где нет хорошего обзора местности и невозможно определить, куда лучше идти.

Научиться пользоваться компасом для ориентирования несложно. Для этого следует помнить, что прибор реагирует на любые металлические предметы и его показания могут искажаться. Поэтому, даже если вы заблудились в незнакомой местности, нужно успокоиться и определить свое местоположение.

Рисунок 2. Чаще всего устройство используют для определения сторон света

Для этого прибор укладывают на любую горизонтальную поверхность. Ладонь в данном случае не подходит, так как даже минимальная дрожь в руках может исказить показания. Лучше положить устройство на пенек. После этого нужно отпустить стопор, удерживающий стрелку и дождаться, пока она укажет в определенном направлении. Именно там и будет находиться север.

Чтобы проложить маршрут, нужно встать лицом в направлении, указанном стрелкой. Юг, соответственно, будет находиться за спиной, восток справа, а запад слева. Используя эту информацию, будет несложно выйти к цивилизации.

Ориентирование по компасу и карте

Если в вашем распоряжении есть не только компас, но и карта, можно использовать эти два предмета для более точного ориентирования на местности. К сожалению, без карты прибор позволяет определить лишь примерное местоположение (рисунок 3).

Рисунок 3. В комплексе с картой прибор позволяет достаточно точно ориентироваться

Пошагово этот процесс выглядит так:

  1. Компас прикладывают к боковой рамке карты.
  2. Теперь нужно повернуть карту вместе с прибором так, чтобы северная часть стрелки указывала на верхнюю рамку карты.
  3. При этом сама стрелка должна располагаться параллельно боковой рамке.

Так, глядя на карту, и ориентируясь на направление, указанное компасом, вы сможете определить, где находиться на местности объект, отображенный схематически на карте местности.

В лесу

Когда есть определенный объект на карте, определить северную ориентацию движения с помощью компаса очень просто. Но что делать, если карты под рукой нет? В этом случае сам прибор и определенные навыки в наблюдении помогут не заблудиться даже в совершенно незнакомой местности (рисунок 4).

Эти навыки особенно полезны, если вы отправились в незнакомый лес и боитесь не найти дорогу обратно.

Итак, для начала нужно найти ориентир: любой протяженный объект. Это может быть просека, река или дорога. Предположим, что вы стоите на краю просеки. От нее нужно удаляться в лес по примерно перпендикулярной линии.

Рисунок 4. Устройство особенно полезно во время прогулок в незнакомом лесу

Немного удалившись от просеки, но оставив ее в поле зрения, нужно повернуться к ней лицом. Далее нужно достать компас, снять его со стопора и поворачивать, пока стрелка не укажет на нулевую отметку. Теперь нужно провести воображаемую линию, проходящую по центру циферблата к просеке. Фиксируем градус (отметку на шкале) возвращения. Противоположная сторона, на которую указывает окрашенная часть стрелки, будет показывать подходящее направление для движения в лес.

Читайте также:  Создана батарея для электрокаров, способная заряжаться за 1 минуту

В дальнейшем, по мере углубления в лес, желательно периодически сверяться с правильностью движения аналогичным образом.

Определение азимута

Компасы, который используются для спортивного ориентирования, помогают точно определить направление по азимуту даже в самом густом лесу (рисунок 5).

Определение азимута – главная и первоначальная функция компаса, хотя туристы предпочитают использовать этот прибор только для определения местоположения ориентира на местности.

Для начала следует уточнить, что такое азимут. Это угол в градусах, который находится между севером (нулевой отметкой на шкале) и выбранным объектом на карте или местности. Зная, как определить азимут, можно достаточно точно определиться с направлением движения.

Рисунок 5. Определение азимута — весьма полезный навык ориентирования

Азимут отсчитывается только по часовой стрелке. Соответственно, если объект на местности будет отклонен от севера на один градус в сторону запада (против часовой стрелки), то его азимут будет равен 359 градусам.

Определение азимута проводится так:

  1. Компас укладывают горизонтально и отпускают стопор, чтобы привести в действие стрелку прибора.
  2. После того, как стрелка укажет на север, нужно сделать отметку на карте или найти визуальный ориентир этого направления.
  3. Далее компас поворачивают, чтобы он указывал на интересующий объект. Естественно, в процессе поворота компаса стрелка будет по-прежнему указывать на север. Поэтому нужно визуально провести через центр циферблата черту, которая и будет служить ориентиром.

Когда компас будет «смотреть» на нужный объект, останется только вычислить значение в градусах. Этот показатель и есть азимут. Запомнив его, можно будет успешно сориентироваться даже в абсолютно незнакомой местности.

Выбор направления

Даже самый обычный туристический компас поможет сориентироваться на местности, причем даже не всегда используя карту (рисунок 6).

Рисунок 6. Выбрать направление движения тоже можно с ориентиром на стороны света

Фактически, опытные туристы всегда рекомендуют, заходя в незнакомый лес, ориентироваться на север. Тогда запад будет находиться слева, а восток справа. Соответственно, двигаясь все время на север, вы потом сможете без проблем вернуться обратно, идя в обратно направлении, то есть на юг.

Если есть необходимость сориентироваться на местности более точно, придется все же определять азимут, а в идеале – использовать карту.

Определение текущего местоположения

Компас – незаменимый прибор в том случае, если ориентироваться на местности вы не умеете, и заблудились в незнакомом лесу. К счастью, при помощи этого прибора и некоторых простых навыков вы сможете понять, где вы находитесь и как найти дорогу обратно.

В данном случае кроме компаса понадобится еще и карта, поэтому, отправляясь в незнакомое место, обязательно возьмите ее с собой. Без нее точно ориентироваться не получится.

В основе данного метода лежит определения азимута на два ориентира с помощью магнитного компаса. Нужно выбрать два объекта на местности и выстроить от них лучи с помощью магнитной стрелки и карты. Пересечение этих линий и будет соответствовать вашему текущему местоположению.

Рисунок 7. Прибор поможет определить местоположение на местности

Когда ваше положение на местности определено, можно использовать ту же схему для вычисления азимута и составления точного направления движения.

Особенности использования различных компасов

Выбор компаса – весьма важная задача, особенно, если вы отправляетесь в незнакомую местность и боитесь заблудиться. Конечно, можно установить специальное приложение на Андроид или Айфон, но такие компасы в телефоне далеко не всегда оказываются точными. Кроме того, у гаджета может просто разрядиться батарея, и использовать его для ориентирования будет невозможно (рисунок 7).

Более надежными считаются магнитные или армейские модели. Они изготовлены из прочных материалов, устойчивых к ударам и механическим повреждениям, а их работа практически не зависит от внешних факторов.

Естественно, не стоит пользоваться устройством рядом с линиями электропередач или железными дорогами, так как они искажают показания прибора. Но, если вы используете компас для ориентирования, скорее всего, вы будете применять его в диких местах, где нет подобных помех. Больше детальной информации по ориентированию вы найдете в видео.

Читайте также:  Создана гибкая батарея, способная к саморазложению

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Вот что я вычитал в одной научной статье: чтобы доказать, что муравьи считают свои шаги, ученые выбрали несколько особей из цепочки и прикрепили к их лапкам миниатюрные ходули, другим муравьям укоротили лапки. Поскольку некоторым муравьям приходилось делать более широкие шаги, а другим более мелкие, они проходили или не доходили до пищи и недоумевали, не найдя ее сделав нужное количество шагов

Даже не знаю, что из этого меня удивляет больше:

– что ученые тратят бюджетные деньги и свое время, чтобы узнать считают ли муравьи свои шаги;

– что возникла мысль приделать муравьям ходули;

– что возникла мысль отрезать муравьям ноги;

Но давайте все же узнаем про этот эксперимент подробнее …

Швейцарские и немецкие энтомологи установили, что обитающий в пустыне Сахара муравей Cataglyphis fortis измеряет пройденное расстояние шагами. Чтобы доказать это, ученые изменяли насекомым длину ног. Муравьи «на ходулях» недооценивали пройденное расстояние, а муравьи «на культях» считали, что прошли больше, чем на самом деле. Точное определение пройденного расстояния, наряду с «внутренним компасом», необходимо муравьям для вычисления прямого курса при возвращении в гнездо после долгих странствий по лишенной ориентиров пустыне.

«Человек вышел из точки А и прошел 3 км на север, потом повернул на 35° влево, прошел еще 2 км и пришел в точку Б. В какую сторону ему следует идти, чтобы по прямой вернуться в точку А?»

Даже люди с высшим образованием испытывают большие затруднения при решении подобных задач, особенно если под рукой нет калькулятора (если и вспомните формулу — лично я ее не помню — ни за что не вспомните нужные синусы-косинусы). Многие общественные насекомые, однако, решают такие задачи с удивительной точностью, безошибочно возвращаясь в гнездо кратчайшим маршрутом после долгих странствий с множеством поворотов. Причем для этого им даже не нужны ориентиры. Обитающему в пустыне Сахара муравью Cataglyphis fortis на ориентиры рассчитывать вообще не приходится — кругом один песок, а поиски корма в этой безжизненной местности требуют длительных и далеких путешествий.

Для вычисления курса пустынные муравьи используют информацию о длине и направлении каждого пройденного отрезка пути. Направление они определяют по солнцу, как и многие другие животные. Между прочим, для этого нужно иметь еще и хороший внутренний хронометр, календарь и «встроенные» в мозг таблицы движения солнца по небосклону, поскольку это движение отнюдь не равномерно — около полудня, например, угловая скорость движения солнца намного выше, чем утром и вечером.

Метод, при помощи которого пустынные муравьи определяют пройденное расстояние, до сих пор оставался неизвестным. К ним неприменима «энергетическая гипотеза», согласно которой животные могут определять пройденное расстояние по затраченным усилиям. Ведь муравьи безошибочно прокладывают курс независимо от того, идут они налегке или с грузом. Не пользуются они и методом «зрительного потока» (optic flow), подобно пчелам, которые оценивают дальность полета по суммарному количеству «мелькания в глазах». Пустынные муравьи не ошибаются в оценке пройденного пути ни в темноте, ни на искусственных абсолютно гладких поверхностях, где не за что зацепиться взгляду, ни даже лишенные возможности видеть.

Манипуляции с длиной ног пустынного муравья: «ходули» (stilts), нормальные ноги (normal) и «культи» (stumps). Рис. из статьи в Science

Еще в 1904 году было высказано предположение, что муравьи меряют расстояние шагами (H. Piéron. 1904. Du rôle du sens musculaire dans l’orientation des fourmis. Bull Inst Gen Psychol 4:168–186), но до сих пор эту гипотезу никто не пытался проверить. Пробел решил восполнить Матиас Витлингер из Ульмского университета и его коллеги — энтомологи из Германии и Швейцарии, уже давно изучающие поведение пустынных муравьев.

В ходе эксперимента одним муравьям ноги обрезали (точно посередине голени), другим удлиняли, приклеивая свиную щетинку.

Муравьев приучили бегать из гнезда к кормушке по прямому желобку длиной 10 м. Возле кормушки муравьев ловили, меняли им длину ног, давали в челюсти кусочек пищи (чтобы было с чем возвращаться в гнездо) и выпускали в другой желобок, ориентированный параллельно исходному. Муравьи немедленно отправлялись в «обратный путь», то есть бежали в сторону предполагаемого гнезда. Пробежав по прямому желобку определенное расстояние, соответствующее, как они полагали, расстоянию от кормушки до гнезда, муравьи вылезали из желобка и начинали бегать туда-сюда в поисках входа в гнездо.

Читайте также:  Porshe воссоздали свой первый автомобиль, выпущенный в 1948 году

Ученые тщательно замеряли расстояние между той точкой, где муравей был выпущен в желобок, и той, где он переключался с поведенческой программы «бегу домой» на программу «где же вход?». Оказалось, что муравьи, которым не меняли длину ног, начинали искать вход, пройдя в среднем 10,2 м, муравьи на ходулях пробегали 15,3 м, а муравьи на культях — лишь 5,75 м.

После этого муравьев с измененной длиной ног возвращали в гнездо, где они продолжали жить и совершать успешные рейды за пропитанием в течение многих дней, что говорит о том, что совершенные над ними манипуляции не слишком сильно им повредили. Правда, двигались они несколько медленнее «немодифицированных» сородичей. Средняя скорость передвижения нормального рабочего муравья этого вида составляет 0,31 м/с, тогда как особи с укороченными ногами бегали со скоростью 0,14 м/с, с удлиненными — 0,29 м/с.

«Модифицированных» муравьев, поживших какое-то время в гнезде, повторно ловили у кормушки и снова сажали в параллельный желобок, чтобы определить, как они оценивают пройденный путь после того, как добежали от гнезда до кормушки уже на измененных ногах. Если «гипотеза шагомера» верна, теперь они уже не должны были ошибаться. Так и оказалось: муравьи «на ходулях» и муравьи «на культях», как и нормальные муравьи, начинали искать вход в гнездо, пройдя 10 метров и еще чуть-чуть.

Самым сложным для исследователей оказалось измерить длину муравьиного шага. Проблема осложнялась тем, что длина шага зависит от размера насекомого (размеры рабочих муравьев этого вида сильно варьируют), а также от скорости движения: чем быстрее идет муравей, тем шире он шагает. Заснять на скоростное видео весь обратный путь муравья, чтобы просто подсчитать шаги и измерить их среднюю длину, у исследователей не было возможности. Съемка проводилась в небольших экспериментальных установках. В итоге выяснилось, что длина шага нормального муравья составляет в среднем 13,0 мм, «на ходулях» — 14,8 мм, «на культях» — 8,6 мм.

Чтобы окончательно подтвердить «гипотезу шагомера», нужно было убедиться, что в первой серии экспериментов (когда путь к кормушке муравьи проделывали на нормальных ногах, а обратно бежали на измененных) насекомые начинали искать вход в гнездо, пройдя столько же шагов, сколько на пути к кормушке. Для муравьев с укороченными ногами это подтвердилось. А вот для муравьев «на ходулях» — не совсем. Оказалось, что они проходили на обратном пути на 3,0–3,5 м больше, чем следовало, исходя из средней длины их шага.

Причины этого несоответствия ученые намерены выяснить в ходе дальнейших исследований. Пока же они ограничились предположением, что наблюдаемый сбой в работе шагомера может быть вызван нарушением соотношения между длиной шага и скоростью движения у муравьев «на ходулях». Если у муравьев «на культях» снижение скорости оказалось пропорциональным уменьшению длины шага (и то и другое уменьшилось примерно вдвое), то у муравьев «на ходулях» шаг увеличился, а скорость движения, наоборот, снизилась (возможно, из-за веса клея и свиной щетины). Муравьи просто стали медленнее перебирать ногами. Ученые отметили, что если бы скорость движения муравьев «на ходулях» увеличилась настолько же, насколько она уменьшилась у муравьев «на культях», то и длина шага у первых оказалась бы больше (исходя из установленной зависимости длины шага от скорости), и тогда все цифры в их эксперименте замечательно сошлись бы.

В целом эксперимент получился красивый, и «гипотеза шагомера» в итоге получила весомое подтверждение, хотя принцип работы самого «шагомера», по-видимому, все-таки отличается от простого подсчета шагов. Похоже, муравьи принимают в расчет также и скорость перебирания ногами и учитывают при этом, что при ее снижении шаг у них получается короче.

Источник: Matthias Wittlinger, Rüdiger Wehner, Harald Wolf. The Ant Odometer: Stepping on Stilts and Stumps // Science. 2006. V. 312. P. 1965-1967.

Читайте также:  Скоро появятся смартфоны, способные ремонтировать себя сами

А вот вам еще интересного про муравьев : вот смотрите какой Муравей — камикадзе, а вот Самый большой муравей в мире и бывают даже Муравьи — рабовладельцы. Вспомните еще про Парадокс :муравей на резиновом тросе и загадочную муравьиную Спираль смерти

Боевые роботы Израиля

Боевые роботы Израиля — применяемые армией Израиля в военных целях боевые и разведывательные роботы.

В Израиле создают беспилотные самолеты нового поколения, самоуправляемые танки, роботы-разведчики и другие роботы [1] . А также разрабатываются биороботы из насекомых [2] [3] [4] .

Одна из создательниц военных роботов — Ирина Левин [5]

Содержание

[править] Основные типы роботов

[править] Беспилотники

В Израиле создан ряд беспилотных летательных аппаратов (по сути, летающих роботов — «дронов»).

Так, «Далила», производства фирмы «Israel Aircraft Industries» (1995 год) предназначен для борьбы с РЛС противника. Кроме того, при обнаружении радара аппарат «превращается» в самонаводящийся самолёт-снаряд. Боевая нагрузка 54,4 кг, дальность — 400 км [6] .

Другой израильский беспилотник — «Пантера», также производства фирмы «Israel Aircraft Industries» (2010 год) может осуществлять вертикальный взлёт и посадку, а также зависать в воздухе. Предназначена «Пантера» для разведки целей, корректировки огня, обнаружения мест падения самолётов [7] .

Всего в Израиле разработали более 30 видов беспилотников.

[править] Guardium

«Guardium» — боевой робот-автомобиль. Создан в начале 2009 года фирмой «G-NIUS», принадлежащей израильским оборонным компаниям «Эльбит Маарахот» и «Таасия Авирит» [8] .

По словам главы компании «G-NIUS» Йоава Хирша, «Guarduim Mk 3» оснащается развитым круглосуточным электронно-оптическим комплексом наблюдения (видеокамеры, способные работать и в оптическом, и в инфракрасном диапазонах, а также радары) и наведения, а также дистанционно управляемой системой вооружения: 12,7-мм пулемёт или 40-мм автоматический гранатомёт и другие типы оружия [9] , например робот способен метать в нарушителей гранаты со слезоточивым газом [10] .

Робот «Guardium» может перевозить около 300 килограммов грузов. Скорость до 80 км в час [11] .

«Guardium» оснащён камерой ночного видения и тепловизионными датчиками. Он может в автономном режиме патрулировать улицы с распознаванием перекрестков и дорожной разметки [12] . При обнаружении подозрительного движения он подает сигнал оператору (который управляет роботом с помощью джойстика), который принимает решение на открытие огня [13] .

Этот робот может контролировать разделительные линии на дорогах благодаря видеокамерам, которое постоянно сканируют пространство и вращаются на 360 градусов [14] .

«Guardium» предназначен для патрулирования, поддержки колон и пехоты, разведки [15] , эвакуации раненных [16] и т. д.

[править] Amstaf

Робот-вездеход «Amstaf» создан компанией «Automotive Robotic Industry Ltd.» и концерном «RAFAEL» в 2011 году. На вездеходе установлен пулемёт калибра 7,62 мм.

По словам конструктора и основателя «Automotive Robotic Industry Ltd.» Амоса Горена:

У этой машины есть самые настоящие мозги. В ней мы сумели совместить целый ряд современных систем, нацеленных на достижение одной задачи. Мы построили машину, которая идеально подходит для самых различных заданий — как в области обеспечения безопасности на границе, так и во время боя обычной пехоты [17] .

Робот весит 900 кг, способен перевозить 850 кг полезного груза плюс возможность буксировать 1 тонну. Робот имеет максимальную скорость 32 км/ч на суше и 5 км/ч на плаву [18] .

[править] Rex

Робот «Rex» (производство концерна «Таасия авирит» / «Израильская аэрокосмическая промышленность», «IAI» [19] ) предназначен для перевозки грузов, почему этот робот и получил название «машина-мул» или «робомул» [20] . Разработан «Rex» был в 2009 году [21] , к 2011 году должны были встать на вооружение.

Машина имеет 6 колёс (есть и двухколёсный вариант), и может перевозить 550 фунтов (свыше 180 кг) груза в составе пехотного подразделения [22] .

«Rex» сможет функционировать в течение 72 часов без дозаправки. Грузовой робот следует за старшим в группе, сохраняя заданную дистанцию. За эту способность отвечает технология, разработанная и запатентованная «IAI». С помощью простых голосовых команд лидер может приказать устройству остановиться, подойти поближе или продолжить движение [23] .

[править] VIPeR

Боевой робот «VIPeR», разработанный в 2007 году компанией «Эльбит Маарахот» («Elbit Systems») совместно с фирмой «Galileo», создан для разведки [24] и ведения боя в городской местности, сапёрной деятельности [25] . Он способен вести автоматный огонь и метать гранаты. «VIPeR» вооружён специально сделанным бесшумным мини-вариантом пистолета-пулемёта «Узи» калибром 9 мм, на котором установлен лазерный прицел [26] .

Читайте также:  Nissan создали необычного робота, защищающего рисовые поля от сорняков

Вес робота — 12 кг, длина — 36 см, ширина — 36 см, высота — 22 см [27] . Он способен преодолевать различные препятствия, например может взбираться по лестнице. Память и искуственный интеллект позволяет роботу самому находить дорогу на базу к оператору [28] .

Помимо прочего, «VIPeR» имеет устройство для обнаружения взрывчатых веществ, а также видеокамеры (в том числе ночного видения) и микрофоны для прослушивания [29] .

[править] Avantguard UGCV

Беспилотная боевая наземная машина робот «Avantguard UGCV» создана для выполнения наземных заданий во время манёвренных боевых действий. В режиме реального времени принимает самостоятельные решения относительно обнаружения и устранения препятствия. Имеет высокую маневренность на бездорожье. Вес: 1746 кг, грузоподъемность: 1088 кг, скорость 20 км [30] .

Avantguard UGCV вооружён пулемётом [31] .

[править] Nahshon

Робот «Nahshon» представляет собой беспилотную грузовую машину, которая может перевозить две тонны полезной нагрузки и работать в зоне боевых действий [32] . «Nahshon» предназначен выполнять задачи по предупреждению терактов, боевой логистике и проверке маршрута движения [33] .

[править] «Бионический шершень»

Израиль разрабатывает ещё один вид роботов — «бионических шершней» — маленьких летающих роботов-убийц. Используя нанотехнологии, разрабатывается машина размерами не больше шершня, способна преследовать, фотографировать и уничтожать противника [34] .

Другим подобным оружием являются разрабатываемые «роботы-осы» на вооружении Израиля, которые будут способны выследить, сфотографировать и убить жертву [35]

[править] Eyedrive

«Eyedrive» представляет собой малогабаритный телеуправляемый робот-разведчик разработанный компанией «ODF Optronics» [36] .

«Eyedrive» предназначен для выполнения поисковых работ и обследования помещений. Находится на вооружении многих стран, в том числе России. Применялся в операции «Литой свинец» в Секторе Газа в январе 2009 года [37] .

[править] Eyeball

Ещё один миниатюрный робот-разведчик — «Eyeball», разработанный израильской оборонной компанией «ODF Optronics» [38] , представляет собой резиновый шар размером с бейсбольный мяч, в который встроены видеокамеры. Солдат бросает его вручную на территорию противника для изучения обстановки. Применялся «Eyeball» в операции «Литой свинец» [39] .

[править] Pincher

Миниатюрный робот «Pincher» способен обнаруживать и обезвреживать взрывные устройства. Для обезвреживания цели, «Pincher» имеет на борту микро-ракетную установку с дестяками мини ракет. Ракеты имеют длину порядка 20 см [40] .

[править] Робот-змея

В израильском технологическом университете «Технион» в 2009 году был создан робота-змея с тепловизионным зрением, служащего для разведки [41] .

[править] Морской робот

Катер-робот «Defender» разработанный корпорацией «RAFAEL» для охраны береговой полосы от нападений с моря, имеет 9 м в длину, воздушную подушку с бронированным корпусом. Радиус действия — 20 км. «Defender» укомплектован четырьмя камерами слежения, и другим оборудованием для разведки и наблюдения. «Defender» вооружён пулемётами типа «Мини-Тайфун», также разработанные «RAFAEL» [42] .

Для охраны береговой полосы от нападений с моря корпорацией «RAFAEL» разработан корабль-робот «Protector». «Protector» представляет собой девятиметровый дистанционно управляемый катер на воздушной подушке с бронированным корпусом. Радиус действия таких катеров-роботов составляет 20 км. «Protector» укомплектован четырьмя камерами слежения, гидро- или радиолокатором и электронно-оптическим оборудованием, способным передавать трехмерное изображение на пункт управ-ления, а так же дистанционно управляемыми прожекторами и сигнальными системами предупреждения.

В качестве вооружения на катерах будут стоять пулемёты типа «мини-Тайфун», также разработанные «RAFAEL». Преимущество такого оружия заключается в том, что оно может наводиться на цель и удерживать её в условиях морской качки. На проведённых испытаниях катер, управлявшийся с берега, развивал скорость до 50 узлов и легко маневрировал в гавани [43] .

[править] Роботы пулемётные вышки

Израильская автоматическая система «Sentry Tech», оснащённая 5,56 или 7,62 мм пулемётом и защищённая пуленепробиваемым куполом, разработана для создания «Auto Kill Zone» вдоль 1,5-километровой границы с Сектором Газы [44] .

Ссылка на основную публикацию