Vleermuizen bieden inspiratie voor sonarsensoren

Sonarsensoren zijn een essentieel onderdeel van robots en zelfrijdende auto’s, maar ze hebben hun beperkingen. Zo zijn de metingen niet altijd even betrouwbaar. Onderzoekers van de Vrije Universiteit Amsterdam en Universiteit Antwerpen ontwikkelden nieuwe sonarsensoren en -reflectoren en keken hiervoor naar de interactie tussen vleermuizen en planten.

07-01-2020 | 10:25

Sonarsensoren spelen een belangrijke rol in de nieuwste technologieën, zoals navigatiesystemen in robots, zelfrijdende auto’s en andere toepassingen. De sensoren zijn goedkoop en energiezuinig, en zorgen doorgaans voor erg nauwkeurige metingen. "Ze hebben echter ook enkele beperkingen", zegt Ralph Simon van de afdeling Ecologische Wetenschappen van de Vrije Universiteit Amsterdam. "Hun metingen kunnen dubbelzinnig zijn, en dit kan bij de zelfrijdende auto of autonome robot voor  verwarring zorgen."

Ralph Simon en zijn collega Jan Steckel, van de afdeling Elektronica en ICT van de Universiteit Antwerpen, hebben de oplossing gevonden in de natuur, en wel bij de interactie tussen vleermuizen en bloemen. Zij publiceerden hun bevindingen in het wetenschappelijk tijdschrift PNAS.

Echolocatie
“Vleermuizen maken gebruik van echolocatie”, legt Simon uit. “Zij kunnen voorwerpen lokaliseren door zelf geluid uit te zenden en te luisteren naar de echo die wordt opgevangen door hun oor. Het is een ingenieuze manier om de omgeving mee af te tasten en het werkt heel goed. Soms ligt de voedselbron van de vleermuizen tussen planten en struiken, wat de echolocatie aanzienlijk bemoeilijkt, doordat de geluidssignalen vanuit allerlei richtingen worden weerkaatst.”

Dit probleem is door de natuur getackeld: door natuurlijk selectie ontwikkelde sommige planten die door vleermuizen bestoven worden, speciale bloemdelen. Deze bloemdelen doen dienst als sonarreflectoren en weerkaatsen dus het geluid. Op die manier vallen de planten akoestisch op in de vegetatie en vinden vleermuizen makkelijker hun weg.

Kunstmatige reflectoren
Samen met hun Duitse collega's van de universiteit Erlangen-Neurenberg, ontwikkelden de wetenschappers kunstmatige sonarreflectoren die zijn geïnspireerd op deze akoestisch reflecterende bloemdelen. Om op die manier autonoom rijdende robots en auto's door onbekende omgevingen te leiden. "We waren verbaasd over hoe betrouwbaar deze reflectoren werden gedetecteerd, zelfs in rommelige omgeving", zegt Simon.

De onderzoekers konden aantonen dat deze kunstmatige reflectoren de navigatie van een sonar-gestuurde robot kunnen verbeteren. Het lukte ze ook om verschillende opdrachten met verschillende reflectorvormen uit te zenden. Hiermee blijkt de bio-geïnspireerde reflector het perfecte sonar-verkeersbord te zijn. "Op de natuur gebaseerde sonarreflectoren kunnen een breed scala aan toepassingen hebben die sonargestuurde systemen, zoals zelfrijdende auto’s en robots, aanzienlijk kunnen verbeteren”, concludeert Simon.