Mechanizm pszczelich oczu może pomóc w stworzeniu autonomicznego systemu nawigacji w sondach kosmicznych – donosi najnowszy “New Scientist”.

Naukowcy z Australijskiego Narodowego Uniwersytetu w Canberze uczestniczą w międzynarodowym programie, którego celem jest stworzenie sond kosmicznych i robotów szpiegowskich nowej generacji, które mogłyby myśleć, widzieć i samodzielnie poruszać się, unikając przy tym przeszkód.

Marsjańska misja Pathfinder z 1997 r. pokazała, jak trudne może być sterowanie z centrum dowodzenia na Ziemi obiektem, znajdującym się na innej planecie. W ciągu 30 dni pojazd badawczy przebył zaledwie 52 m po powierzchni Marsa. Decydował jeden podstawowy czynnik – odległość, jaką musiały przebyć fale radiowe, a tym samym opóźnienie w sterowaniu. Wynikała z tego ostrożność w kierowaniu pojazdem i obawa, by nie uległ on wypadkowi. A warto zaznaczyć, że pojazd i tak charakteryzował się pewną samodzielnością, testował właśnie nowe technologie autonomicznej pracy.

Australijscy badacze skupili się na udoskonaleniu miniaturowych i niskoenergetycznych systemów optycznych. Prowadzą oni badania nad układem optycznym pszczół i możliwością jego technicznego zastosowania.

Pszczele oko może, przy niewielkich nakładach energii, doskonale ocenić odległość, dzięki zjawisku tzw. przepływu optycznego. W półkulistym obrazie obiekty są tym bliższe im szybciej się przesuwają względem środka. Efekt jest podobny do wrażenia, jakie ma widz obserwujący z jadącego pociągu przesuwający się krajobraz.

Naukowcy badają sposoby wykorzystania przez pszczoły mechanizmu wzrokowego z myślą o zastosowaniu swojej wiedzy przy konstrukcji systemów sterowania miniaturowych urządzeń. Pszczoły wykorzystują zjawisko przepływu optycznego nie tylko do omijania przeszkód i utrzymywania bezpiecznej od nich odległości. Dzięki niemu dostosowują prędkość swojego lotu do zmieniającego się otoczenia.

Naukowcy mają przed sobą jeszcze kilka problemów do pokonania. Jednym z nich jest stworzenie niezawodnego algorytmu komputerowego, który pozwoliłby wykorzystywać zjawisko przepływu optycznego robotom przy samodzielnej nawigacji.

Innym problemem jest stworzenie kamery, która parametrami pola widzenia i efektami obrazu odpowiadałaby oku pszczelemu – pole widzenia pszczoły wynosi 360 stopni. W tym celu naukowcy testują “elektroniczne oko” – kamerę spoglądającą na stożkowe zwierciadło, co pozwala na osiągnięcie pełnego pola widzenia. Równomierne odkształcenie obrazu w zwierciadle pozwala na dokładniejsze obserwowanie kierunku ruchu obiektów wokół kamery, a sam obraz jest jednolity.

Naukowcy prowadzili już próby z urządzeniem kontrolowanym przez algorytm. Okazały się na tyle obiecujące, że zainteresowali się nimi inżynierowie z laboratoriów badawczych Amerykańskich Sił Powietrznych.

Zarówno w Canberze jak i na Uniwersytecie w Berkeley w USA prowadzone są już prace nad stworzeniem miniaturowych pojazdów latających o kilkucentymetrowej rozpiętości skrzydeł. Pomocnicze sensory, żyroskop, kompasy, wskaźniki horyzontu czy prędkości mogą być niezbędne przy złej pogodzie, czy niewystarczającym oświetleniu.

Takie miniaturowe pojazdy wymagają miniaturyzacji układów pędnych, nośnych i nawigacyjnych. Najlepszym rozwiązaniem układu napędowego, jak twierdzą naukowcy, są owadzie skrzydełka. Tradycyjne zawory i układy transmisyjne w tej skali są wysoce zawodne. Zastąpić je może układ wibrujący poruszający miniaturowe skrzydełka.

Wyobraźmy sobie teraz sondę, która wysyła dziesiątki elektronicznych insektów, wyposażonych w autonomiczny układ sterowania, by zbadały powierzchnię innej planety, a być może także pobrały próbki gruntu. Pomysł wydaje się interesujący.

Autor

Marcin Marszałek