Lepakkonenät inspire robotic sonar
lepakon ”noseleaf” pystyy lähettämään kaikuluotainta eri tavoin taajuudesta riippuen.Rolf Mueller miten lepakko tarkalleen ottaen ampuu kaikuluotaussäteitä nenästään?
Rolf Müller, laskennallinen fyysikko Shandongin yliopistossa Kiinan Jinanissa, on haravoinut Kaakkois-Aasian luolia selvittääkseen asiaa. Tutkimme eri lajeja ymmärtääksemme niiden fyysisiä temppuja”, Müller kertoo ja mallintaa, miten lepakkonenät toimivat antennina ja miten niiden korvat toimivat astioina äänen keräämiseksi.
teoksella on merkitystä paitsi biofyysikoille, jotka haluavat ymmärtää, miten eläimet kehittävät monimutkaisia järjestelmiä, myös robotiikalle, joka yrittää löytää uusia tapoja suunnistaa tilanteissa, joissa valoanturit eivät toimi niin hyvin, myös yöllä tai veden alla.
bat-nenistä on tehty vain vähän biofysikaalisia tutkimuksia. Eräs tutkija taivutti lepakon nokeleafia-sen sierainten ympärillä olevaa monimutkaista rakennetta-taaksepäin nähdäkseen, mitä tapahtuisi; toinen tiedemies siveli herkät rakenteet vaseliinilla. Molemmat toimenpiteet sotkivat lepakoiden suunnistuksen.
saadakseen paremman kuvan siitä, mitä lepakon nenässä tapahtuu, Müller otti röntgenkuvia röyhkeän hevosenkenkälepakon (Rhinolophus rouxii) kasvoista ja kokosi skannauksia rakentaakseen kolmiulotteisen tietokonemallin nenäonteloista. Sitten hän ampui eri taajuisia ääniaaltoja mallinnetun nenän kautta nähdäkseen, missä ne resonoivat ja miten ne lähtivät noseleafista.
kaikuluotain Bat noseleaf: red korostaa mahdollisia äänilähteitä.Rolf Muellerin suurtaajuiset äänet, Müller löysi, resonoivat Sella-nimisessä nenän keskiselässä olevassa rakenteessa, ja ne lähtivät noseleafista kapeana säteenä. Matalataajuiset äänet resonoivat Lancet-nimisessä ontelossa noseleafin yläosassa. Lancetin uurteet loivat neljä toissijaista äänilähdettä niin, että kaikuluotain lähti yhteensä kuudesta lähteestä pelkän kahden sierainreiän sijaan. ”Se laajentaa sädettä — sinulla on laajempi valikoima ja voit roiskia ääntä ympäriinsä paremmin”, Müller sanoo. Tutkimus julkaistiin Physical Review E1-lehdessä.
leveästä säteestä voisi olla hyötyä yleisessä navigoinnissa, Müller sanoo. Tiukempi kaikuluotain olisi parempi esimerkiksi saaliin jahtaamiseen tai tiettyjen esineiden välttämiseen.
Robonenä
kaikuluotainta on jo pitkään käytetty robottien navigoinnin perustyökaluna. Äänen tekeminen ja sen heijastuksen kuunteleminen mikrofonilla voi auttaa määrittämään etäisyydet esineisiin ja niiden sijainteihin.
mainos
kaikuluotain on yleensä hitaampi tulkita ja epätarkempi kuin tietokoneen näkö-tai laseranturit. Mutta se on ongelma, jonka lepakot ovat onnistuneet kiertämään, kertoo belgialaisen Antwerpenin yliopiston robotikko Herbert Peremans. ”He eivät selvästikään kärsi tästä ongelmasta. Ne lentävät melko monimutkaisissa ympäristöissä, ja niillä on kohteita, jotka yrittävät paeta niistä.”
Peremans on jo liittänyt Müllerin työn toisen puolen — lepakkokorvien mallintamisen — robotteihinsa. Hän on kiinnittänyt kaksi nailonista muovikorvaa lepakkotyön innoittamana usean sentin päähän toisistaan robotin päähän. Hän yrittää osoittaa, että oikean ohjelmiston avulla-hän voi paikantaa kohteet tarkasti. Seuraava askel olisi kunnostaa kaikuluotain Müllerin noseleafs-mallin pohjalta.
saamassa mailoja paikallisesta soppakeittiöstä.Rolf Mueller Peremans sanoo, että Ultraäänidiagnostiikassa tai liikkuville roboteille on runsaasti mahdollisia sovelluksia epätavallisissa olosuhteissa. Müllerin korvien ja nenien kuvastolle pitäisi siis olla kysyntää. Müller kertoo, että lepakkolajeja on tuhansia, joita hän toivoo analysoitavan yksi kerrallaan.
mailojen saaminen voi olla se Helppo osuus, hän lisää. Hän oli vastikään kambodžalaisessa ravintolassa, joka tarjoili hedelmälepakkosoppaa; hän osti ruhon ja palasi korvat korvilla Kiinaan. Hän oli huolissaan lastinsa selittämisestä tulliviranomaisille, mutta kun hän oli näyttänyt korvat, hän kertoo, että he kielsivät häntä häiritsemästä heitä jollain niin vähäpätöisellä asialla.