Bat nosy inspirovat robotické sonar

bat ‚noseleaf‘ je schopné emitovat sonar v různých způsoby v závislosti na frekvenci.Rolf Mueller

jak přesně pálka střílí sonarové paprsky z nosu?

Rolf Müller, výpočetní fyzik na Shandong University v Jinanu v Číně, pročesal jeskyně jihovýchodní Asie, aby to zjistil. „Díváme se na různé druhy, abychom porozuměli jejich fyzickým trikům,“ říká Müller, který modeluje způsob, jakým netopýří nosy fungují jako anténa, a jak jejich uši fungují jako nádobí pro sběr zvuku.

práce nezáleží jen na biophysicists, kteří chtějí porozumět tomu, jak zvířata vyvíjet komplexní systémy, ale také robotici se snaží najít nové způsoby navigace v situacích, kdy světelné senzory nefungují tak dobře, i v noci nebo pod vodou.

bylo provedeno několik biofyzikálních studií netopýřích nosů. Jeden výzkumník ohnul nos netopýra – složitou strukturu obklopující jeho nosní dírky-aby zjistil, co se stane; další vědec rozmazal jemné struktury vazelínou. Oba postupy zpackaly navigaci netopýrů.

získat lepší obrázek o tom, co se děje v bat nos, Müller vzal X-ray skenování tvář Rufous podkovy bat (Rhinolophus rouxii), sestavování skenuje postavit trojrozměrný počítačový model nosní dutiny. Poté střílel zvukové vlny různých frekvencí přes modelovaný nos, aby zjistil, kde rezonovaly, a jak byly emitovány z nosníku.

Sonar emitovaný z nosníku netopýra: červená zvýrazňuje možné zdroje zvuku.Rolf Mueller

vysokofrekvenční zvuky, Müller našel, rezonovaly ve struktuře uprostřed zadní části nosu zvané sella a byly vyzařovány z nosníku jako úzce zaměřený paprsek. Nízkofrekvenční zvuky rezonovaly v dutině zvané lanceta, v horní části nosníku. Brázdy v Lancetu vytvořily čtyři sekundární zdroje zvuku, takže sonar byl emitován z celkem šesti zdrojů, spíše než jen ze dvou otvorů pro nosní dírky. „Rozšiřuje paprsek-máte širší pole a můžete zvuk lépe stříkat,“ říká Müller. Studie byla publikována v Physical Review E1.

široký paprsek by mohl být užitečný pro obecnou navigaci, říká Müller. Těsnější záběr sonaru by byl lepší například pro pronásledování kořisti nebo vyhýbání se konkrétním předmětům.

robotický nos

Sonar se již dlouho používá jako základní navigační nástroj v robotech. Vytváření šumu a poslech jeho odrazu pomocí mikrofonu může pomoci určit vzdálenosti k objektům a jejich umístění.

Sonar je obecně pomalejší, interpretovat a méně přesné než počítačové vidění nebo laserové senzory. Ale to je problém, který netopýři dokázali vyřešit, říká Herbert Peremans, Robotik na univerzitě v Antverpách v Belgii. „Tento problém zjevně netrpí. Létají v poměrně komplikovaném prostředí a mají cíle, které se z nich snaží uniknout.“

Peremans již začlenil druhou polovinu Müllerovy práce-modelování netopýřích uší — do svých robotů. Upevnil dvě nylonové plastové uši, inspirované netopýří prací, několik centimetrů od sebe na hlavu robota. Snaží se ukázat, že se správným softwarem dokáže pomocí těchto uší přesně lokalizovat objekty. Dalším krokem by bylo upřesnění zdroje sonaru designem založeným na Müllerově modelu noseleafs.

získávání netopýrů z místní polévky.Rolf Mueller

Peremans říká, že existuje spousta možných aplikací v ultrazvukové diagnostice nebo pro mobilní roboty v neobvyklých podmínkách. Takže by měla být poptávka po Müllerově katalogu uší a nosů. Müller říká, že existují tisíce druhů netopýrů, které chce analyzovat jeden po druhém.

získání netopýrů může být snadná část, dodává. Nedávno byl v restauraci v Kambodži, která servírovala ovocnou netopýří polévku; koupil si mrtvolu a vrátil se do Číny s ušima. Bál se vysvětlit celníkům svůj náklad, ale poté, co jim ukázal uši, řekl mu, aby je neobtěžoval něčím tak triviálním.