Fiskens sensoriska organ kan förbättra undervattenrobotar

Ett team av forskare ledda av University of Bristol har studerat ett fiskens sensoriska organ för att få insikt i kollektivt beteende, som kan användas för undervattenrobotar.

Fokus för forskningen var det laterala linjeorganet som finns i afrikanska cichlider och nästan alla andra fiskarter. Detta organ tillåter fiskar att exakt känna av vattentryck och upptäcka yttre faktorer som andra fiskar, förändringar i vattenflöde, rovdjur och hinder.

Laterala linjesystemet i fisk

Laterala linjesystemet sträcker sig över huvudet, kroppen och svansen på fiskar och består av mekanoreceptorer som kallas neuromaster. Dessa receptorer kan finnas inom subdermala kanaler eller på hudens yta.

Elliot Scott från University of Bristols avdelning för ingenjörsmatematik var huvudförfattare till studien.

“Vi försökte ta reda på om de olika delarna av den laterala linjen — den laterala linjen på huvudet jämfört med den laterala linjen på kroppen, eller de olika typerna av laterala linjens sensoriska enheter, såsom de på huden, jämfört med de under den, spelar olika roller i hur fiskarna kan känna sin omgivning genom miljötryck,” sa han.

“Vi gjorde detta på ett nytt sätt, genom att använda hybridfisk, som tillät den naturliga generationen av variation.”

Forskarna fann att det laterala linjesystemet runt huvudet har en betydande inverkan på fiskens förmåga att simma i en grupp. Ett större antal subdermala neuromaster leder till tätare simning, medan fler ytre neuromaster resulterar i mer separerad simning.

Skalning upp genom simulering

Mekanismerna bakom det laterala linjesystemet visade sig också fungera på större skalor genom simulering. Detta kan leda till utvecklingen av en lågkostnads trycksensor för undervattenrobotik, särskilt för svärmbaserad robotik, där kostnaden är en stor fråga.

“Dessa resultat ger en bättre förståelse för hur den laterala linjen informerar om skolfiskbeteende i fisk, samtidigt som de bidrar till en ny design av en billig trycksensor som kan vara användbar på undervattenrobotar som måste navigera i mörka eller grumliga vatten,” sa Elliot.

Laget kommer nu att utveckla sensorn ytterligare och integrera den i en robotplattform för att hjälpa en robot att navigera under vatten.