Forscher haben einen Fledermausroboter gebaut, um mithilfe der Echoortung die Geheimnisse zu entschlüsseln, wie echte Fledermäuse in völliger Dunkelheit jagen. Die kürzlich im Journal of Experimental Biology veröffentlichte Studie bestätigt seit langem bestehende Hypothesen darüber, wie Fledermäuse selbst in dichten Dschungelumgebungen auf Blättern versteckte Beute effizient identifizieren. Dieser Durchbruch liefert wertvolle Einblicke in ein Sinnessystem, das sich grundlegend vom menschlichen Sehen unterscheidet.
Nachahmung der Präzision der Natur
Fledermäuse nutzen die Echoortung, indem sie hochfrequente Klicks aussenden und die zurückkommenden Echos interpretieren, um ein klangbasiertes „Bild“ ihrer Umgebung zu erstellen. Dies ähnelt der Art und Weise, wie autonome Fahrzeuge LiDAR verwenden, aber Fledermäuse erreichen dies mit erstaunlicher Einfachheit: nur zwei Ohren und ein Maul. Wissenschaftler wissen das seit langem, aber die genauen Mechanismen blieben unklar, insbesondere wie Fledermäuse vermeiden, in überfüllten Lebensräumen von Echos überwältigt zu werden.
Um dies zu verstehen, hat ein Team um die Fledermausforscherin Inga Geipel eine Roboterfledermaus entwickelt. Der Roboter ahmt die Flugbahn echter Fledermäuse nach und sendet Sonarimpulse aus, um zu testen, wie sie feststellen, ob sich Beute auf Blättern befindet. Das Experiment ergab, dass Fledermäuse nicht den genauen Winkel jedes Blattes berechnen müssen; Sie filtern einfach nach starken, konsistenten Echos. Wenn ein Blatt Beute hält, ist das zurückkommende Signal stärker und signalisiert eine mögliche Mahlzeit.
Das Design und die Ergebnisse des Roboters
Der Roboterfledermaus besteht aus einem Sonarsender und binauralen Mikrofonen, die auf einer linearen Schiene montiert sind und den Flug simulieren. Der Roboter testete 3D-gedruckte Blätter mit und ohne künstliche Beute (Libellen). Die Ergebnisse waren verblüffend: Der Roboter entdeckte Beute in 98 % der Fälle, während er Beute auf leeren Blättern nur in 18 % der Fälle fälschlicherweise identifizierte. Dies bestätigt, dass Fledermäuse eher auf die Echostärke als auf präzise Winkelberechnungen angewiesen sind.
„Verhaltensexperimente hatten bereits Hinweise darauf gegeben, wie diese Fledermäuse das Problem lösen könnten, Blätter mit Beutetieren zu finden, aber wir wollten wissen, ob diese Erklärung tatsächlich ausreicht, um das Verhalten zum Funktionieren zu bringen“, erklärt Dieter Vanderelst, Mitautor der Studie.
Über diese Studie hinaus: Erweiterung der von Fledermäusen inspirierten Technologie
Diese Forschung baut auf früheren Versuchen auf, das Verhalten von Fledermäusen in der Robotik zu reproduzieren. Im Jahr 2017 entwickelten Ingenieure Robat, einen Roboter auf Rädern, der ausschließlich mithilfe der Echoortung navigierte, und im Jahr 2015 entwickelten Wissenschaftler Bat Bot mit schlagenden, formverändernden Flügeln. Allerdings konzentrierte sich Geipels Team auf Funktionalität statt auf Ästhetik und legte Wert auf Datengenauigkeit.
Für die Zukunft planen die Forscher, diese Methode auf andere Fledermausarten anzuwenden und zu untersuchen, wie sie zwischen Beutearten unterscheiden. Die Studie zeigt, dass wir zwar erst an der Oberfläche des Verständnisses von Fledermäusen kratzen, sich die Erkenntnisse aus Robotermodellen jedoch als unschätzbar wertvoll erweisen.
Diese Studie zeigt, dass selbst in komplexen Umgebungen einfache, aber wirksame biologische Strategien gedeihen können. Die Roboterfledermaus bestätigt nicht nur wissenschaftliche Hypothesen, sondern eröffnet auch neue Wege für die Biomimikry in der Robotik und Sensorik.
