Das genaue Erkennen potenzieller Kollisionen und das rechtzeitige Reagieren ist für die Robotik und die autonome Fahrzeugsicherheit von entscheidender Bedeutung.
Eine Studie, die gestern, 24. August 2020, in der Zeitschrift Nature Electronics veröffentlicht wurde, legt nahe, dass Heuschrecken einen einzigartigen Aspekt ihrer Sicht unter Insekten haben.
Saptarshi Das, Co-Autor und Assistenzprofessor für Ingenieurwissenschaften und Mechanik an der Penn State University PSU, sagte EurekAlert "Wir sind immer auf der Suche nach Tieren mit ungewöhnlichen Fähigkeiten, die etwas besser können als Menschen. Das Sehen von Insekten wird regelmäßig von Menschen verwendet, um automatische Systeme zu entwerfen. Deshalb haben wir uns mit der Funktionsweise befasst und Heuschrecken sind einfach unglaublich.Was diese Kreaturen tun können ist sehr demütig . "
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Heuschrecken sind kein gutes Omen, das man nehmen könnte Meinung der Bauern oder der Bibel darauf. Interessant ist, wie diese Insekten vermeiden, miteinander zu kollidieren, selbst wenn sie sich in Schwärmen befinden, deren Anzahl erreicht wird. 80 Millionen Insekten.
Was zeichnet Heuschrecken aus?
Heuschrecken erreichen dieses Kunststück über ein spezialisiertes Neuron namens Lobula Giant Bewegungsmelder LGMD. Doktorandin Darsith Jayachandran erklärt, dass das Neuron zwei Signale empfängt und diese ständig vergleicht. Das erste Signal erkennt die Nähe. Wenn eines Heuschrecke nähert sich einem anderen, sein Aussehen wird größer und dies erregt die LGMD der sich nähernden Heuschrecke. Das zweite Signal überwacht die Rotationsgeschwindigkeit der sich nähernden Heuschrecke relativ zur sich nähernden Heuschrecke.
Und genau das zeichnet diese Insekten aus. Sie haben zwei verschiedene Mittel zum Erkennen und Reagieren auf mögliche Kollisionen. Dank ihrer unheimlichen Augenform haben Heuschrecken ein ziemlich weites Sichtfeld.
Sie teilen sich also die Rolle, die LGMD mit der erforderlichen Eingabe zu versorgen. Eine übernimmt den sehenden Teil, während die andere die relative Rotationsgeschwindigkeit berechnet. Wenn die LGMD diese beiden Eingaben kombiniert, löst sie eine aus. Fluchtreaktion wenn die Reize stark genug werden.
Die Erstautorin Darsith Jayachandran erklärt: "Da das Neuron zwei Zweige hat, berechnet die Heuschrecke die Änderungen in diesen beiden Eingaben und erkennt dies. etwas wird kollidieren . Also ändert die vermeidende Heuschrecke die Richtung. "
Anwendung auf autonome Fahrzeuge
Die Forscher geben an, dass frühere Arbeiten zur Implementierung einer ähnlichen Antikollisionsmaßnahme wie bei selbstfahrenden Autos für sie ermutigend waren. Diese Systeme hatten jedoch einige große Nachteile, wie ihre unpraktische Größe und ihren hohen Energieverbrauch. Sie argumentieren, dass ihr Design mehr istkompakt und energieeffizient und könnte ein Durchbruch in dieser Anwendung sein.
Um die Funktion von LGMD nachzuahmen, das Team entworfen ein Fotorezeptor unter 0,001 bis 0,005 mm und platziert ihn auf einer kleinen Flash-Speicherzelle. Wenn das einfallende Licht zunimmt, nimmt ein internes Hemmsignal ab.
Das Team testete das System in einer simulierten Umgebung. Es funktionierte, das Auto konnte Kollisionen erkennen, bevor sie auftreten konnten, aber aufgrund der begrenzten Tiefe und Rotationswahrnehmung konnte das Auto nicht entscheiden, in welche Richtung es sich bewegen sollte, um Kollisionen zu vermeiden.
Jetzt planen die Forscher, ihre Stimulusumgebung zu erweitern, um auf verschiedene Objekte zu reagieren, indem sie das System auf unterschiedliche Geschwindigkeits-, Rotations- und Lichtintensitätskonfigurationen konditionieren. Sie hoffen, ein anwendbares und praktikables Kollisionsvermeidungssystem für autonome Autos und Roboter zu entwickeln.