22/08/2024
Door Ad Spijkers
Een kever die mest duwt met behulp van honderd miljard sterren opent de deur tot betere navigatiesystemen in drones, vliegtuigen en satellieten.
Een insectensoort die 130 miljoen jaar geleden is geëvolueerd, is de inspiratie voor een nieuw onderzoek om navigatiesystemen in drones, robots en satellieten in een baan om de aarde te verbeteren. De mestkever is de eerste bekende soort die 's nachts de Melkweg gebruikt om te navigeren, waarbij de nadruk ligt op de sterrenconstellatie als referentiepunt om ballen mest in een rechte lijn weg te rollen van hun concurrenten.
Vliegen bij nacht
De zon helpt veel insecten om overdag te navigeren, waaronder wespen, libellen, honingbijen en woestijnmieren. 's Nachts biedt de maan een referentiepunt voor nachtelijke insecten, maar die is niet altijd zichtbaar en bevindt zich niet altijd op dezelfde plek aan de hemel. Vandaar dat mestkevers en sommige motten de Melkweg gebruiken om zich te oriënteren.
Het gezichtsvermogen van insecten inspireert ingenieurs al lang als het gaat om navigatiesystemen. Insecten lossen al miljoenen jaren navigatieproblemen op, waaronder problemen waar ook de meest geavanceerde machines moeite mee hebben. Ze hebben dat gedaan in een piepklein pakketje. Hun hersenen bestaan uit tienduizenden neuronen vergeleken met miljarden neuronen bij mensen, maar toch weten ze oplossingen te vinden in de natuur.
Onderzoek
Zweedse onderzoekers ontdekten het gebruik van de Melkdweg door mestkevers in 2013. Tien jaar later modelleren wetenschappers aan de University of South Australia in Adelaide (UniSA) dezelfde techniek die de mestkever gebruikt. Ze ontwikkelden een AI-sensor te ontwikkelen die de oriëntatie van de Melkweg bij weinig licht nauwkeurig kan meten. Ze hebben computer vision gebruikt om aan te tonen dat de grote lichtstreep die de Melkweg vormt, niet wordt beïnvloed door bewegingsonscherpte, in tegenstelling tot individuele sterren.
Nachtelijke mestkevers bewegen hun kop en lichaam uitgebreid wanneer ze mestballen over een veld rollen. Ze hebben een vast oriëntatiepunt aan de nachthemel nodig om in een rechte lijn te kunnen sturen. Hun kleine samengestelde ogen maken het moeilijk om individuele sterren te onderscheiden, vooral als ze in beweging zijn, terwijl de Melkweg goed zichtbaar is.
Computer vision
In een reeks experimenten met een camera op het dak van een voertuig, maakten de onderzoekers van UniSA beelden van de Melkweg terwijl het voertuig zowel stilstond als reed. Met behulp van informatie uit die beelden hebben ze een computer vision systeem ontwikkeld dat de oriëntatie van de Melkweg betrouwbaar meet. Dit is de eerste stap naar het bouwen van een navigatiesysteem.
De oriëntatiesensor kan een back-upmethode zijn om satellieten te stabiliseren en drones en robots te helpen navigeren bij weinig licht, zelfs als er veel onscherpte is door beweging en trillingen. Voor de volgende stap willen ze het algoritme op een drone zetten en het luchtvaartuig 's nachts laten vliegen.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: University of South Australia