Bat noses inspire robotic sonar

en bat ‘s’ noseleaf ‘ er i stand til å sende ut sonar på forskjellige måter avhengig av frekvensen.Rolf Mueller

hvordan, nøyaktig, skyter en flaggermus sonarbjelker ut av nesen?

Rolf Mü, en beregningsfysiker ved Shandong University I Jinan, Kina, har kammet hulene I Sørøst-Asia for å finne ut. «Vi ser på forskjellige arter for å forstå deres fysiske triks,” sier Mü, som modellerer måten flaggermusnesene virker som antenne, og hvordan ørene fungerer som retter for å samle lyd. arbeidet betyr ikke bare for biofysikere som ønsker å forstå hvordan dyr utvikler komplekse systemer, men også for robotikere som prøver å finne nye måter å navigere i situasjoner der lyssensorer ikke fungerer så bra, inkludert om natten eller under vann.

Få biofysiske studier av flaggermusneser har blitt gjort. En forsker bøyde tilbake en flaggermus noseleaf – den komplekse strukturen rundt neseborene – for å se hva som ville skje; en annen forsker smurt de delikate strukturer med petroleumjell. Begge prosedyrene ødela flaggermusens navigasjon.

For å få et bedre bilde av hva som skjer i en flaggermusnese, tok Mü røntgenskanninger av ansiktet til En Ruføs hestesko-flaggermus (Rhinolophus rouxii), og kompilerte skanninger for å bygge en tredimensjonal datamodell av nesehulene. Han skjøt deretter lydbølger av forskjellige frekvenser gjennom den modellerte nesen for å se hvor de resonerte, og hvordan de ble sendt ut fra noseleaf.

Sonar sendt ut fra en bat noseleaf: rød fremhever mulige lydkilder.Rolf Mueller

Høyfrekvente lyder, Som Ble Funnet, resonerte i en struktur midt på baksiden av nesen kalt sella, og ble utgitt fra noseleaf som en smal fokusert stråle. Lavfrekvente lyder resoneres i et hulrom kalt lansett, på toppen av noseleaf. Furrows i the lancet skapte fire sekundære lydkilder, slik at sonar ble sendt ut fra totalt seks kilder, i stedet for bare de to neseborhullene. «Det utvider strålen — du har et bredere utvalg, og du kan sprute lyden rundt bedre,» sier Mü. Studien ble publisert I Physical Review E1.

den brede strålen kan være nyttig for generell navigasjon, Sier Mü. Et strammere skudd av sonar ville være bedre for å jage byttedyr eller unngå bestemte objekter, for eksempel.

Robo nose

Sonar har lenge vært brukt som et grunnleggende navigasjonsverktøy i roboter. Å lage en støy og lytte etter refleksjon med en mikrofon kan bidra til å bestemme avstander til objekter og deres steder.

Sonar er generelt tregere å tolke og mindre presis enn datasyn eller lasersensorer. Men det er et problem som flaggermus har klart å omgå, sier Herbert Peremans, en roboticist ved Universitetet I Antwerpen I Belgia. «De lider tydeligvis ikke av dette problemet . De flyr i ganske kompliserte miljøer, og de har mål som prøver å flykte fra dem.»

Peremans har allerede innlemmet den andre halvdelen Av Mü arbeid-modellering bat ears-i sine roboter. Han har festet to nylon plast ører, inspirert av balltre arbeid, flere centimeter fra hverandre på en robot hode. Han prøver å vise at med riktig programvare kan han bruke disse ørene til å finne objekter nøyaktig. Det neste trinnet vil være å forfine ekkoloddkilden med et design basert På Mü modell noseleafs.

Få flaggermus fra det lokale suppekjøkkenet.Rolf Mueller

Peremans sier at det er mange mulige applikasjoner i ultralyddiagnostikk eller for mobile roboter under uvanlige forhold. Så det bør være etterspørsel Etter Mü katalog over ører og nese. Mü sier at det er tusenvis av flaggermusarter som han håper å analysere en etter en.

Å Få flaggermusene kan være den enkle delen, legger han til. Han var nylig på en restaurant i Kambodsja som serverte fruktbatsuppe; han kjøpte en kadaver og kom tilbake til Kina med ørene. Han var bekymret for å forklare sin last til tolltjenestemenn, men etter at han viste dem ørene, sier han, de fortalte ham ikke å plage dem med noe så trivielt.