由布里斯托大学领导的科学家们一直在研究鱼类的感觉器官,以了解可用于水下机器人的集体行为线索。
这项工作以非洲慈鲷鱼的侧线感应器官为中心,但在几乎所有鱼类中都有发现,这使它们能够以足够的敏锐度感知和解释周围的水压,以检测外部影响,例如邻近的鱼、水流的变化、捕食者和障碍物。
侧线系统作为一个整体分布在鱼的头部、躯干和尾部。它包含位于皮下通道内或皮肤表面的机械感受器(神经瘤)。
布里斯托大学工程数学系的主要作者ElliottScott解释说:“我们试图找出侧线的不同区域——头部的侧线与身体的侧线,或不同的侧线。侧线感觉单元的类型,例如皮肤上的和皮肤下的,在鱼如何通过环境压力读数来感知环境方面发挥着不同的作用。
“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在浅滩中的游动能力具有最重要的影响。同时,在皮肤下发现的更多侧线感觉单元(神经丘)的存在导致鱼游得更近,而皮肤上更多的神经丘往往导致鱼游得更远。
在模拟中,研究人员能够展示侧线工作背后的机制如何不仅适用于实际鱼类的微小尺度,而且适用于更大的尺度。这可能会激发一种新型的易于制造的压力传感器,用于水下机器人,特别是群体机器人,其中成本是一个很大的因素。
埃利奥特说:“这些发现让我们更好地理解侧线如何影响鱼类的浅滩行为,同时还贡献了一种新颖的廉价压力传感器设计,这种传感器可能对必须在黑暗或阴暗环境中航行的水下机器人很有用。”
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。