Fiskens sensoriska organ kan förbättra undervattensrobotar

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

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

Det laterala linjesystemet sträcker sig över huvud, trunk och svans på fisk och består av mekanoreceptorer som kallas neuromaster. Dessa receptorer kan vara belägna 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 områdena av den laterala linjen – den laterala linjen på huvudet jämfört med den laterala linjen på kroppen, eller de olika typerna av laterala linjesensoriska enheter som de på huden, jämfört med de under den, spelar olika roller i hur fisken 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 högre antal subdermala neuromaster leder till tätare simning, medan fler ytreceptoriska 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 undervattensrobotik, särskilt för swarmrobotik, där kostnaden är en stor oro.

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

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