อวัยวะรับความรู้สึกของปลาอาจช่วยพัฒนาหุ่นยนต์ใต้น้ำ

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยบริสตอลได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับระบบเส้นข้างลำตัวของปลาเพื่อให้เข้าใจพฤติกรรมรวมของปลา ซึ่งสามารถนำไปใช้กับหุ่นยนต์ใต้น้ำได้

จุดมุ่งเน้นของ การวิจัย คือ ระบบเส้นข้างลำตัวที่พบในปลาไซคลิดแอฟริกาและปลาเกือบทุกชนิดอื่น ระบบนี้ช่วยให้ปลาสามารถรับรู้ความดันของน้ำและตรวจจับปัจจัยภายนอก เช่น ปลาอื่น การเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำ สัตว์นักล่า และอุปสรรค

ระบบเส้นข้างลำตัวของปลา

ระบบเส้นข้างลำตัวของปลาครอบคลุมบริเวณหัว ลำตัว และหางของปลา และประกอบด้วยตัวรับกลที่เรียกว่า neuromast ตัวรับเหล่านี้สามารถอยู่ภายในช่องใต้ผิวหนังหรือบนผิวหนัง

Elliot Scott จากภาควิชาวิศวกรรมคณิตศาสตร์ มหาวิทยาลัยบริสตอล เป็นผู้เขียนนำของการศึกษา

“เราพยายามค้นหาว่าพื้นที่ต่างๆ ของระบบเส้นข้างลำตัว — ระบบเส้นข้างลำตัวบริเวณหัว เทียบกับบริเวณลำตัว หรือประเภทต่างๆ ของหน่วยประสาทสัมผัส เช่น ที่อยู่บนผิวหนัง เทียบกับที่อยู่ใต้ผิวหนัง มีบทบาทต่างกันในการที่ปลาสามารถรับรู้สิ่งแวดล้อมผ่านการเปลี่ยนแปลงของความดัน” เขากล่าว

“เราทำสิ่งนี้ในแบบใหม่ โดยใช้ปลาไฮบริดที่ช่วยให้เกิดการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติ”

นักวิจัยพบว่าระบบเส้นข้างลำตัวรอบๆ หัวมีผลกระทบอย่างมากต่อความสามารถของปลาที่จะว่ายน้ำเป็นฝูง การมี neuromast ในช่องใต้ผิวหนังมากกว่าทำให้ปลาว่ายน้ำใกล้กันมากขึ้น ในขณะที่มี neuromast บนผิวหนังมากกว่าทำให้ปลาว่ายน้ำแยกจากกัน

การขยายขนาดผ่านการจำลอง

กลไกเบื้องหลังของระบบเส้นข้างลำตัวยังแสดงให้เห็นว่าสามารถทำงานได้ที่ขนาดใหญ่ผ่านการจำลอง ซึ่งอาจนำไปสู่การพัฒนาเซ็นเซอร์ความดันที่มีต้นทุนต่ำสำหรับหุ่นยนต์ใต้น้ำ โดยเฉพาะสำหรับหุ่นยนต์ฝูง ซึ่งต้นทุนเป็นปัญหาหลัก

“ผลการวิจัยเหล่านี้ให้ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับวิธีการที่ระบบเส้นข้างลำตัวของปลาให้ข้อมูลแก่ปลาเพื่อกำหนดพฤติกรรมการรวมฝูง ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้ได้รูปแบบการออกแบบเซ็นเซอร์ความดันที่มีต้นทุนต่ำที่สามารถใช้ประโยชน์ได้กับหุ่นยนต์ใต้น้ำที่ต้องนำทางในน้ำที่มืดหรือขุ่น” Elliot กล่าว

ทีมงานจะพัฒนาเซ็นเซอร์ต่อไปและรวมเข้ากับแพลตฟอร์มหุ่นยนต์เพื่อช่วยให้หุ่นยนต์นำทางใต้น้ำ