Onderzoekers hebben een robotvleermuis gebouwd om de geheimen te ontsluiten van hoe echte vleermuizen in volledige duisternis jagen met behulp van echolocatie. De studie, onlangs gepubliceerd in het Journal of Experimental Biology, bevestigt lang gekoesterde hypothesen over hoe vleermuizen efficiënt prooien identificeren die verborgen zijn op bladeren, zelfs in dichte jungleomgevingen. Deze doorbraak biedt waardevol inzicht in een sensorisch systeem dat radicaal verschilt van het menselijk gezichtsvermogen.
De precisie van de natuur nabootsen
Vleermuizen gebruiken echolocatie door hoogfrequente klikken uit te zenden en de terugkerende echo’s te interpreteren om een op geluid gebaseerd “beeld” van hun omgeving op te bouwen. Dit is vergelijkbaar met de manier waarop autonome voertuigen LiDAR gebruiken, maar vleermuizen bereiken dit met verbazingwekkende eenvoud: slechts twee oren en een mond. Wetenschappers weten dit al lang, maar de precieze mechanismen bleven onduidelijk, vooral hoe vleermuizen voorkomen dat ze overweldigd worden door echo’s in rommelige habitats.
Om dit te begrijpen heeft een team onder leiding van vleermuiswetenschapper Inga Geipel een robotvleermuis gemaakt. De robot bootst de vliegroute van echte vleermuizen na en zendt sonarpulsen uit om te testen hoe ze bepalen of er prooien op bladeren aanwezig zijn. Uit het experiment bleek dat vleermuizen niet de exacte hoek van elk blad hoeven te berekenen; ze filteren eenvoudigweg op sterke, consistente echo’s. Als een blad een prooi vasthoudt, is het terugkerende signaal sterker, wat duidt op een mogelijke maaltijd.
Het ontwerp en de resultaten van de robot
De robotvleermuis bestaat uit een sonarzender en binaurale microfoons die op een lineair spoor zijn gemonteerd en waarmee de vlucht wordt gesimuleerd. De robot testte 3D-geprinte bladeren met en zonder kunstmatige prooien (libellen). De resultaten waren opvallend: de robot detecteerde 98% van de tijd prooien, terwijl hij slechts 18% van de tijd ten onrechte prooien op lege bladeren identificeerde. Dit bevestigt dat vleermuizen vertrouwen op echosterkte in plaats van op nauwkeurige hoekberekeningen.
“Gedragsexperimenten hadden al gesuggereerd hoe deze vleermuizen het probleem van het vinden van door prooien bewoonde bladeren zouden kunnen oplossen, maar we wilden weten of die verklaring daadwerkelijk voldoende was om het gedrag te laten werken”, legt Dieter Vanderelst, co-auteur van het onderzoek, uit.
Verder dan deze studie: uitbreiding van op vleermuizen geïnspireerde technologie
Dit onderzoek bouwt voort op eerdere pogingen om het gedrag van vleermuizen in robotica te repliceren. In 2017 creëerden ingenieurs Robat, een robot op wielen die uitsluitend met behulp van echolocatie navigeerde, en in 2015 ontwikkelden wetenschappers Bat Bot met klappende, vormveranderende vleugels. Het team van Geipel concentreerde zich echter op functionaliteit boven esthetiek en gaf prioriteit aan de nauwkeurigheid van de gegevens.
Vooruitkijkend zijn de onderzoekers van plan deze methode toe te passen op andere vleermuissoorten en te onderzoeken hoe zij onderscheid maken tussen prooisoorten. De studie benadrukt dat, hoewel we nog maar het oppervlak van het begrip van vleermuizen hebben betreden, de inzichten die zijn verkregen uit robotmodellen van onschatbare waarde blijken te zijn.
Deze studie toont aan dat zelfs in complexe omgevingen eenvoudige maar effectieve biologische strategieën kunnen gedijen. De robotvleermuis bevestigt niet alleen wetenschappelijke hypothesen, maar opent ook nieuwe wegen voor biomimicry in robotica en sensorische technologie.
