Орган чувств рыбы - ключ к улучшению навигационных навыков подводных роботов

Ученые из Бристольского университета изучали орган чувств рыб, чтобы понять сигналы для коллективного поведения, которые могут быть использованы в подводных роботах.

Орган чувств рыбы - ключ к улучшению навигационных навыков подводных роботов

Эта работа была сосредоточена на органе чувств боковой линии у африканских цихлид, но встречается почти у всех видов рыб, который позволяет им чувствовать и интерпретировать давление воды вокруг себя с достаточной остротой, чтобы обнаружить внешние воздействия, такие как соседние рыбы, изменения в потоке воды, хищники и препятствия.

Орган чувств рыбы - ключ к улучшению навигационных навыков подводных роботов

Система боковых линий в целом распределена по голове, туловищу и хвосту рыбы. Она состоит из механорецепторов (нейромастов), которые находятся либо в подкожных каналах, либо на поверхности кожи.

Орган чувств рыбы - ключ к улучшению навигационных навыков подводных роботов

Ведущий автор исследования Эллиотт Скотт с кафедры инженерной математики Бристольского университета пояснил: «Мы пытались выяснить, играют ли различные участки боковой линии – боковая линия на голове и боковая линия на теле, или различные типы сенсорных единиц боковой линии, такие как те, что на коже, и те, что под ней, различную роль в том, как рыба способна чувствовать окружающую среду через показания давления окружающей среды».
«Мы сделали это новым способом, используя гибридных рыб, что позволило создать естественную генерацию вариаций».

Орган чувств рыбы - ключ к улучшению навигационных навыков подводных роботов

Они обнаружили, что система боковых линий вокруг головы оказывает наиболее важное влияние на то, насколько хорошо рыба способна плавать в косяке. При этом наличие большего количества сенсорных единиц боковой линии, нейромастов, которые находятся под кожей, приводит к тому, что рыба плавает ближе друг к другу, в то время как большее количество нейромастов на коже приводит к тому, что рыба плавает дальше друг от друга.

Орган чувств рыбы - ключ к улучшению навигационных навыков подводных роботов

В ходе моделирования исследователи смогли показать, что механизмы, лежащие в основе работы боковой линии, применимы не только к крошечным чешуйкам, встречающимся у настоящих рыб, но и к более крупным чешуйкам. Это может вдохновить на создание нового типа легко изготавливаемых датчиков давления для подводной робототехники, особенно роевой робототехники, где стоимость является важным фактором.

Орган чувств рыбы - ключ к улучшению навигационных навыков подводных роботов

Эллиотт сказал: «Эти результаты дают лучшее понимание того, как боковая линия определяет поведение рыбы при отталкивании, а также способствуют созданию новой конструкции недорогого датчика давления, который может быть полезен для подводных роботов, которым приходится ориентироваться в темной или мутной среде».

Орган чувств рыбы - ключ к улучшению навигационных навыков подводных роботов

Теперь команда планирует продолжить разработку датчика и интегрировать его в роботизированную платформу, чтобы помочь роботу ориентироваться под водой и продемонстрировать его эффективность.

Орган чувств рыбы - ключ к улучшению навигационных навыков подводных роботов

Исследования для данной статьи финансировались Исследовательским советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC), Исследовательским советом по биотехнологиям и биологическим наукам (BBSRC) и Программой пограничных исследований человека (HFSP).

Похожие темы




Интересное в разделе «Домашние питомцы и другие животные»

Блюда на Новый 2024 год

Новое на Хлебопечка.ру