Vleermuisneuzen inspireer robotsonar

het ‘noseleaf’ van een vleermuis kan op verschillende manieren sonar uitzenden, afhankelijk van de frequentie.Rolf Mueller

hoe schiet een vleermuis sonar uit zijn neus?Rolf Müller, een computerfysicus aan de Shandong University in Jinan, China, heeft de grotten van Zuidoost-Azië uitgekamd om erachter te komen. ” We kijken naar verschillende soorten om hun fysieke trucs te begrijpen”, zegt Müller, die modelleert hoe vleermuisneuzen zich gedragen als antenne, en hoe hun oren werken als schotels om geluid te verzamelen.

het werk is niet alleen van belang voor biofysici die willen begrijpen hoe dieren complexe systemen ontwikkelen, maar ook voor robotici die nieuwe manieren proberen te vinden om te navigeren in situaties waarin lichtsensoren niet zo goed werken, ook ‘ s nachts of onder water.

Er zijn weinig biofysische studies van vleermuisneuzen uitgevoerd. Een onderzoeker boog de noseleaf van een vleermuis — de complexe structuur rond zijn neusgaten — om te zien wat er zou gebeuren; een andere wetenschapper besmeurde de delicate structuren met vaseline. Beide procedures hebben de navigatie van de vleermuizen verstoord.om een beter beeld te krijgen van wat er in een vleermuisneus gebeurt, nam Müller röntgenscans van het gezicht van een Rufeuze hoefijzerneus (Rhinolophus rouxii), waarbij scans werden samengesteld om een driedimensionaal computermodel van de neusholtes te bouwen. Vervolgens schoot hij geluidsgolven van verschillende frequenties door de gemodelleerde neus om te zien waar ze resoneerden en hoe ze werden uitgezonden vanuit het noseleaf.

Sonar uitgezonden door een BBT noseleaf: rood belicht de mogelijke geluidsbronnen.Rolf Mueller

hoogfrequente geluiden, vond Müller, resoneerden in een structuur in het middenachter van de neus genaamd de Sella, en werden uitgezonden vanuit het noseleaf als een nauw gefocuste bundel. Laagfrequente geluiden resoneerden in een holte genaamd De lancet, op de top van de noseleaf. Groeven in het lancet creëerden vier secundaire geluidsbronnen, zodat sonar werd uitgezonden uit een totaal van zes bronnen, in plaats van alleen de twee neusgaten. “Het verbreedt de balk — je hebt een breder bereik en je kunt het geluid beter rondspatten”, zegt Müller. De studie werd gepubliceerd in Physical Review E1.

De brede lichtbundel kan nuttig zijn voor de algemene navigatie, zegt Müller. Een strakker schot van sonar zou beter zijn voor het achtervolgen van prooi of het vermijden van specifieke objecten, bijvoorbeeld.

Robo nose

Sonar wordt al lang gebruikt als een basis navigatiehulpmiddel in robots. Een geluid maken en luisteren naar zijn reflectie met een microfoon kan helpen om afstanden tot objecten en hun locaties te bepalen.

Sonar is over het algemeen langzamer te interpreteren en minder nauwkeurig dan computervisiesensoren of lasersensoren. Maar dat is een probleem dat vleermuizen hebben weten te omzeilen, zegt Herbert Peremans, roboticist aan de Universiteit Antwerpen in België. “Ze hebben duidelijk geen last van dit probleem. Ze vliegen in vrij ingewikkelde omgevingen, en ze hebben doelen die proberen te ontsnappen.”

Peremans heeft de andere helft van Müller ‘ s werk — het modelleren van vleermuisoren — al in zijn robots verwerkt. Hij heeft twee nylon plastic oren, geïnspireerd door het vleermuizenwerk, enkele centimeters uit elkaar op het hoofd van een robot bevestigd. Hij probeert aan te tonen dat hij, met de juiste software, deze oren kan gebruiken om objecten precies te lokaliseren. De volgende stap zou zijn om de sonarbron te verfijnen met een ontwerp gebaseerd op Müller ‘ s model noseleafs.

vleermuizen uit de lokale gaarkeuken halen.Rolf Mueller

Peremans zegt dat er tal van mogelijke toepassingen zijn in ultrasone diagnostiek of voor mobiele robots in ongewone omstandigheden. Er moet dus vraag zijn naar Müller ‘ s catalogus van oren en neuzen. Müller zegt dat er duizenden soorten vleermuizen zijn die hij één voor één wil analyseren.

het verkrijgen van de vleermuizen kan het makkelijke deel zijn, voegt hij toe. Hij was onlangs in een restaurant in Cambodja dat fruit-vleermuis soep serveerde; hij kocht een karkas en keerde terug naar China met de oren. Hij was bezorgd over het uitleggen van zijn lading aan douanebeambten, maar nadat hij hen de oren liet zien, zegt hij, zeiden ze hem om hen niet lastig te vallen met zoiets triviaals.