Visuele orgaan van vissen kan onderwaterrobots verbeteren

Een team van wetenschappers onder leiding van de Universiteit van Bristol heeft een visueel orgaan van vissen bestudeerd om inzicht te krijgen in collectief gedrag, wat gebruikt kan worden voor onderwaterrobots.

Het onderzoek richtte zich op het laterale lijnorgaan dat wordt aangetroffen in Afrikaanse cichliden en bijna alle andere vissoorten. Dit orgaan stelt vissen in staat om waterdruk nauwkeurig te detecteren en externe factoren zoals andere vissen, veranderingen in waterstroom, roofdieren en obstakels te detecteren.

Lateral Line System in Vissen

Het laterale lijnsysteem beslaat het hoofd, de romp en de staart van vissen en bestaat uit mechanoreceptoren die bekend staan als neuromasten. Deze receptoren kunnen zich bevinden in subdermale kanalen of op het oppervlak van de huid.

Elliot Scott van de afdeling Engineering Mathematics van de Universiteit van Bristol was de hoofdauteur van de studie.

“We probeerden te achterhalen of de verschillende delen van de laterale lijn – de laterale lijn op het hoofd versus de laterale lijn op het lichaam, of de verschillende soorten laterale lijn sensorische eenheden zoals die op de huid, versus die eronder, verschillende rollen spelen in hoe de vis zijn omgeving kan detecteren door middel van omgevingsdruksignalen,” zei hij.

“We deden dit op een novelle manier, door hybride vissen te gebruiken, wat de natuurlijke generatie van variatie mogelijk maakte.”

De onderzoekers vonden dat het laterale lijnsysteem rond het hoofd een aanzienlijke invloed heeft op de mogelijkheid van de vis om in een groep te zwemmen. Een groter aantal subdermale neuromasten leidt tot dichter bij elkaar zwemmen, terwijl meer oppervlakte-neuromasten resulteren in meer gescheiden zwemmen.

Op schaal vergroten door Simulatie

De mechanismen achter het laterale lijnsysteem werden ook getoond om te werken op grotere schaal door middel van simulatie. Dit kan leiden tot de ontwikkeling van een goedkope druksensor voor onderwaterrobotica, met name voor swarmrobotica, waar kosten een belangrijke zorg zijn.

“Deze resultaten bieden een beter inzicht in hoe de laterale lijn schoolgedrag in vissen informeert, terwijl ook een novelle ontwerp van een goedkope druksensor wordt bijgedragen die nuttig kan zijn voor onderwaterrobots die moeten navigeren in donker of troebel water,” zei Elliot.

Het team zal nu proberen de sensor verder te ontwikkelen en te integreren in een robotplatform om een robot te helpen onder water te navigeren.