Bat næser inspirere robot sonar

en flagermus ‘noseleaf’ er i stand til at udsende sonar på forskellige måder afhængigt af frekvensen.Rolf Mueller

hvordan skyder en flagermus sonarstråler ud af næsen?Rolf m Lartller, en beregningsfysiker ved Shandong University i Jinan, Kina, har kæmmet hulerne i Sydøstasien for at finde ud af det. “Vi ser på forskellige arter for at forstå deres fysiske tricks,” siger M Pritller, der modellerer den måde, hvorpå flagermusnæser fungerer som antenne, og hvordan deres ører fungerer som retter til at samle lyd. arbejdet betyder ikke kun for biofysikere, der ønsker at forstå, hvordan dyr udvikler komplekse systemer, men også for robotister, der prøver at finde nye måder at navigere i situationer, hvor lyssensorer ikke fungerer så godt, inklusive om natten eller under vandet.

få biofysiske undersøgelser af flagermusnæser er blevet udført. En forsker bøjede sig tilbage en flagermusblad – den komplekse struktur omkring næseborene-for at se, hvad der ville ske; en anden videnskabsmand smurte de sarte strukturer med vaselin. Begge procedurer ødelagde flagermusens navigation.

for at få et bedre billede af, hvad der foregår i en flagermusnæse, tog M Lartller Røntgenscanninger af ansigtet på en Ruføs hesteskobat (Rhinolophus) og udarbejdede scanninger for at opbygge en tredimensionel computermodel af næsehulrummet. Han skød derefter lydbølger med forskellige frekvenser gennem den modellerede næse for at se, hvor de resonerede, og hvordan de blev udsendt fra næsebladet.

Sonar udsendt fra en flagermus noseleaf: rød fremhæver de mulige lydkilder.Rolf Mueller

højfrekvente lyde, m fundet, resoneret i en struktur i midten af næsen kaldet sella, og blev udsendt fra næsebladet som en snævert fokuseret stråle. Lavfrekvente lyde resoneret i et hulrum kaldet lancet, øverst på næsebladet. Furer i lancetten skabte fire sekundære lydkilder, så sonar blev udsendt fra i alt seks kilder snarere end blot de to næseborhuller. “Det udvider strålen — du har et bredere udvalg, og du kan plaske lyden bedre rundt,” siger M Larrller. Undersøgelsen blev offentliggjort i fysisk gennemgang E1.

den brede stråle kan være nyttig til generel navigation, siger M Lartller. Et strammere skud af sonar ville være bedre til at jagte bytte eller undgå specifikke genstande, for eksempel.

Robo nose

Sonar har længe været brugt som et grundlæggende navigationsværktøj i robotter. At lave en støj og lytte til dens refleksion med en mikrofon kan hjælpe med at bestemme afstande til objekter og deres placeringer.

Sonar er generelt langsommere at fortolke og mindre præcis end computersyn eller lasersensorer. Men det er et problem, som flagermus har formået at arbejde rundt, siger Herbert Peremans, en robotist ved Universitetet i Belgien. “De lider tydeligvis ikke af dette problem. De flyver i temmelig komplicerede miljøer, og de har mål, der forsøger at flygte fra dem.”

Peremans har allerede inkorporeret den anden halvdel af M Lartllers arbejde — modellering af flagermusører — i hans robotter. Han har fastgjort to nylon plast ører, inspireret af bat arbejde, flere centimeter fra hinanden på en robot hoved. Han forsøger at vise, at han med det rette program kan bruge disse ører til at lokalisere objekter præcist. Det næste skridt ville være at forfine ekkolodskilden med et design baseret på M. R. L. ‘ s model noseleafs.

få flagermus fra det lokale suppekøkken.Rolf Mueller

Peremans siger, at der er masser af mulige anvendelser i ultralyddiagnostik eller til mobile robotter under usædvanlige forhold. Så der bør være efterspørgsel efter M. R. L. ‘ s katalog over ører og næser. M lartller siger, at der er tusindvis af flagermusarter, som han håber at analysere en efter en.

at få flagermusene kan være den nemme del, tilføjer han. Han var for nylig på en restaurant i Cambodja, der serverede frugt-flagermussuppe; han købte en slagtekroppe og vendte tilbage til Kina med ørerne. Han var bekymret for at forklare sin last til toldembedsmænd, men efter at han viste dem ørerne, siger han, bad de ham om ikke at genere dem med noget så trivielt.