Digamos que dejo caer un robot en un entorno sin características y no se permiten sensores basados ​​en campos magnéticos (magnetómetro / brújula).

¿Qué métodos hay para determinar dónde está el norte?

El seguimiento del sol / las estrellas es una opción, pero no lo suficientemente confiable cuando se considera el clima. ¿Puedes recoger la rotación de la tierra usando giroscopios?

¿Hay alguna solución más inteligente?

La supervivencia en el desierto podría ser un mejor lugar para buscar "encontrar el norte sin una brújula" que en robótica, pero aquí hay algunas adaptaciones electrónicas de esas técnicas que realmente podrían funcionar en un robot.

Encontrar el norte

Método GPS

Por supuesto, su primera opción sería usar un GPS: la línea entre cada par de soluciones le dará su dirección de viaje (pero no funcionará mientras esté parado). Si desea algo que funcione mientras está parado (y su vehículo es lo suficientemente grande), puede usar 2 unidades de GPS espaciadas lo más lejos posible en el chasis y medir el ángulo entre ellas.

(Pregunta completa aquí: /programming/8123049/calculate-bearing-between-two-locations-lat-long )

Esta es, con mucho, la mejor y más fácil manera, pero para hacer las cosas realmente interesantes, aquí hay algunos otros enfoques posibles pero poco prácticos.

Método de palo de sombra

Haga que el robot use su cámara para observar su sombra durante 10 o 15 minutos y observe el movimiento de la sombra. Hacer que un robot pueda reconocer su propia silueta es un problema en sí mismo, ¡pero esto es ciertamente algo interesante que ver con la visión por computadora!

Método de reloj analógico

Si puede apuntar una cámara a un reloj analógico, puede aprovechar el hecho de que la manecilla de la hora hace dos revoluciones en 24 horas (mientras que el sol solo hace una). Si solo hace un reloj analógico propio que gira una vez cada 24 horas, puede apuntar la marca 0:00 hacia el sol y el brazo apuntará hacia el norte. No funcionará de noche.

Manteniendo el norte

Una vez que encuentre el norte usando el sol, tendrá que mantener una buena estimación de dónde está mientras se mueve: el clima y la hora del día le impedirán medirlo continuamente. Hay algunas formas de hacer esto:

GPS

De nuevo, la mejor opción posible. Un par de GPS sería aún mejor.

EN S

Los sistemas de navegación inerciales pueden proporcionarle una aproximación decente de la posición angular integrando doblemente la aceleración angular (medida). Inevitablemente acumulará errores con el tiempo, pero puede mitigar esos errores comprando unidades INS cada vez más caras (en serio, pueden costar decenas de miles de dólares). Suponiendo que conoce el encabezado inicial, el INS puede rastrearlo desde allí.

SLAM visual

Podrías usar puntos de referencia visuales para tener una idea de qué camino es el norte. Como dijiste que era un entorno sin características, eso probablemente no funcionará. Por otro lado, no conozco ningún lugar al aire libre en la tierra que cuente como "sin características". Aquí hay un posible recurso para eso: http://www.cvlibs.net/publications/icra11.pdf

Triangulación

También puede colocar sus propios marcadores y utilizar técnicas de topografía para mantener su orientación.

Muchos giroscopios son lo suficientemente sensibles como para detectar la rotación de la Tierra, por lo que obtienen una estimación del "Norte verdadero" (Norte rotacional, en oposición al Norte magnético).

Me dijeron que la primera persona que detectó la rotación de la Tierra usando un giroscopio fue Léon Foucault, en 1852. ( a )

Ese es el principio de funcionamiento del girocompás y el giroteodolito , que se utilizan para encontrar el norte verdadero en muchos barcos oceánicos y en túneles subterráneos. Pueden encontrar el norte directamente desde un arranque en frío. (A diferencia del " giroscopio direccional " en la mayoría de los aviones pequeños).