Forscher entwickeln Spinnen-inspirierte Sensoren für autonome Drohnen

Forscher entwickeln Spinnen-inspirierte Sensoren für autonome Drohnen

Forscher haben neuartige, von Spinnen-inspirierte Sensoren für autonome Drohnen entwickelt, die diesen in Zukunft helfen können, besser zu sehen und Objekte zu erkennen.

Intensive Forschungen an der Purdue University

Ein Team von Wissenschaftlern der Purdue University (US-Bundesstaat Indiana) hat Sensoren gebaut, die von Spinnen und Fledermäusen inspiriert sind, deren eigentliche spinnenartige Sinne Nervenenden sind, die mit speziellen Neuronen verbunden sind, die Mechanosensoren genannt werden. Diese kommen in Form von Haaren, Federn oder Zilien und erfassen und verarbeiten nur Informationen, die für das Überleben eines Tieres wichtig sind.

Zum Beispiel befinden sich die haarigen Mechanosensoren einer Spinne an den Beinen. Wenn das Spinnennetz mit einer Frequenz vibriert, die mit Beute oder einem Partner verbunden ist, erkennen die Nervenenden es und erzeugen einen Reflex in der Spinne, der dann sehr schnell wirkt. Die Mechanosensoren erkennen keine niedrigeren Frequenzen wie die von Staub im Netz, da er für das Überleben der Spinne unwichtig ist.

Sensoren für autonome Drohnen erfassen schnell und ohne Stromversorgung

Die Idee ist, ähnliche Sensoren direkt in die Schale einer autonomen Maschine zu integrieren, wie beispielsweise einer autonomen Drohne, oder auch einer Autokarosserie. Das Team zeigte, dass von Spinnen-inspirierte, konstruierte Mechanosensoren individuell angepasst werden können, um vorgegebene Kräfte zu erkennen. In Wirklichkeit wären diese Kräfte mit einem bestimmten Objekt verbunden, das eine autonome Maschine vermeiden muss.

Die entwickelten Sensoren erfassen und filtern nicht nur sehr schnell, sondern berechnen auch ohne Stromversorgung. „Es gibt keinen Unterschied zwischen Hard- und Software in der Natur, es ist alles miteinander verbunden“, sagte der Wissenschaftler Andres Arrieta. „Ein Sensor soll Daten interpretieren, sammeln und filtern.“

Mechanosensoren können Form rasch verändern

Diese künstlichen Mechanosensoren sind in der Lage, sehr schnell zu erfassen, zu filtern und zu berechnen, da sie steif sind. Das Sensormaterial ist so konzipiert, dass es sich bei Aktivierung durch eine externe Kraft schnell in seiner Form ändert, wodurch sich leitende Partikel innerhalb des Materials einander annähern. Dadurch kann der Strom durch den Sensor verlangsamt werden und ein Signal übertragen, das darüber informiert, wie das autonome System reagieren soll.

Die Forscher sagten, dass diese Sensoren in verschiedenen Größen hergestellt werden können. Auch die Integration dieser Sensoren in autonome Maschinen wie Drohnen und selbstfahrende Fahrzeuge kann dazu führen, dass sie Objekte besser erkennen und vermeiden, in gefährlichen Umgebungen navigieren und auch Unfälle durch menschliches Versagen verhindern.

Tierwelt als Inspiration für Drohnenkonstrukteure

Wenn es um innovatives Drohnendesign geht, lassen sich Konstrukteure immer wieder von der Tierwelt inspirieren. Warum sollte das Rad neu erfunden werden? An der Tierwelt angelehnt sind etwa die Sprungbeine der Lieferdrohne von Passerine, die ein Starten auf engstem Raum ermöglichen sollen.

Gänzlich an der Form von Vögeln angelehnt ist die biomimetische Drohne MetaFly, die auf Kickstarter mit großer Popularität angenommen wurde. Für Überwachungszwecke eingesetzt wird eine Tauben täuschend ähnlich sehende Drohne von der chinesischen Regierung.

Christian Brandstötter MMSc ist freiberuflicher Autor und Blogger aus Niederösterreich. Wenn er nicht über spannende neue Anwendungsfälle von Drohnen berichtet, schreibt er über Blockchain-Technologie, digitale Vermögenswerte und innovative Software.

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