鱼类的感觉器官可以帮助水下机器人开发压力传感器

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对非洲慈鲷鱼侧线传感器官的研究可能会为水下机器人带来低成本的压力传感器。

黄色火焰非洲慈鲷
黄色火焰非洲慈鲷-Sarah Page, Unsplash

布里斯托尔大学的科学家们通过研究人类的感觉器官来理解集体行为的线索,得出了上述结论。他们的研究结果发表在开放的科学

侧线感应器官使鱼类能够感知和解释周围的水压,并具有足够的灵敏度来检测外部影响,如邻近的鱼类、水流的变化、捕食者和障碍物。

侧线系统分布在鱼的头部、躯干和尾部,由真皮下通道或皮肤表面的机械感受器(神经支架)组成。

布里斯托尔大学的首席作者埃利奥特·斯科特在一份声明中说工程数学系他说:“我们试图找出侧线的不同区域——头部的侧线和身体的侧线,或者不同类型的侧线感觉单元,如皮肤上的侧线和皮肤下的侧线——在鱼如何通过环境压力读数感知环境中发挥不同的作用。”

“我们以一种新颖的方式做到了这一点,通过使用杂交鱼,允许自然产生变异。”

他们发现,头部周围的侧线系统对鱼群在浅滩中游泳的能力有最重要的影响。与此同时,皮肤下存在更多的侧线感觉单元-神经支架-导致鱼游得更近,而皮肤上存在更多的神经支架往往导致鱼游得更远。

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在模拟中,研究人员证明了侧线工作背后的机制不仅适用于实际鱼类的微小鳞片,也适用于更大的鳞片。根据该大学的说法,这可能会激发一种易于制造的新型水下机器人压力传感器,特别是成本是一个因素的蜂群机器人。

斯科特说:“这些发现让我们更好地理解了侧线是如何影响鱼类的鱼群行为的,同时也为廉价的压力传感器提供了一种新颖的设计,这种传感器可以用于必须在黑暗或阴暗环境中导航的水下机器人。”

该团队现在计划进一步开发传感器,并将其集成到机器人平台中,以帮助机器人在水下导航并展示其有效性。

本文的研究由工程和物理科学研究委员会(EPSRC)生物科技及生物科学研究委员会(不明白人类前沿科学计划(HFSP)