В то время как дроны обычно используют акселерометры для оценки направления силы тяжести, способ, которым летающие насекомые достигают этого, до сих пор был окутан тайной, поскольку у них нет специфического ощущения ускорения. В этом исследовании европейская группа ученых1 исследование, проведенное Делфтским технологическим университетом в Нидерландах с привлечением исследователя CNRS, показало, что дроны могут оценивать гравитацию, используя визуальное обнаружение движения и моделирование движения вместе.
Чтобы разработать этот новый принцип, ученые исследовали оптический поток, то есть то, как человек воспринимает движение относительно окружающей среды. Это визуальное движение, которое проносится по нашей сетчатке, когда мы двигаемся. Например, когда мы едем в поезде, деревья рядом с рельсами проносятся мимо быстрее, чем далекие горы. Одного оптического потока недостаточно для того, чтобы насекомое могло определить направление силы тяжести.
Однако исследовательская группа обнаружила, что им удалось найти это направление, объединив этот оптический поток с моделированием их движения, то есть предсказанием того, как они будут двигаться. Выводы статьи показывают, что с помощью этого принципа можно было определить направление силы тяжести практически во всех ситуациях, за исключением нескольких редких и специфических случаев, таких как, когда объект был полностью неподвижен.
Во время таких идеальных стационарных полетов невозможность определить направление силы тяжести на мгновение дестабилизирует беспилотник и, следовательно, приводит его в движение. Это означает, что беспилотник восстановит направление гравитации в следующий момент. Таким образом, эти движения порождают легкие колебания, напоминающие полет насекомого.
Использование этого нового принципа в робототехнике может решить серьезную проблему, с которой также столкнулась природа: как получить полностью автономную систему при ограничении полезной нагрузки. Будущие прототипы дронов будут облегчены за счет отсутствия необходимости в акселерометрах, что очень многообещающе для самых маленьких моделей размером с насекомое.
Хотя эта теория может объяснить, как летающие насекомые определяют гравитацию, нам все еще нужно подтверждение того, что они действительно используют этот механизм. Необходимы конкретные новые биологические эксперименты, чтобы доказать существование этих нервных процессов, которые трудно наблюдать в полете. Эта публикация показывает, как синергия между робототехникой и биологией может привести к технологическому прогрессу и новым направлениям биологических исследований.
Записи
1 Это исследование является результатом европейского сотрудничества между двумя лабораториями: Лаборатория микро-воздушных транспортных средств на факультете аэрокосмической инженерии Делфтского технологического университета в Нидерландах и Института наук о движении (CNRS/Aix Marseille Université) во Франции.
Комментарии