Premium

Vleermuis wijst ons de weg

Vleermuis wijst ons de weg
De bloemdelen (bovense illustratie ) reflecteren de ultrahoge sonargeluiden van de vleermuis.

Het zijn dieren die je overdag nooit ziet, maar in de schemer en het donker tevoorschijn komen. Op het moment dat andere beesten geen hand voor ogen meer zien, gedijen juist deze vliegende muizen omdat ze beschikken over een uniek navigatiesysteem, de droom van elke ontwerper van zelfrijdende apparaten.

Vleermuizen vinden namelijk hun weg door gebruik te maken van een echosysteem. Ze zenden door hun bek of neus hoogfrequente signalen met een geluidssterkte tot wel 120 decibel (dB) die door het menselijk oor niet waar te nemen zijn. Dat gebeurt in de vorm van korte pulstreinen.

Een vleermuis kan alleen de echo horen van zijn eigen geluiden in een frequentiegebied dat tussen de 25.000 en 120.000 Hertz ligt. Omdat die trillingsnelheid hoog is en een korte golflengte heeft, zijn de kleine zoogdiertjes in staat hele kleine dingen waar te nemen. De geluidssignalen die ze uitzenden botsen tegen objecten aan en keren terug als echo’s die de vleermuis in staat stellen om de richting en afstand van wat voor voorwerp dan ook te herkennen.

Echolocatie

„Ik ben gefascineerd door vleermuizen die door een unieke eigenschap via echolocatie hun weg weten te vinden”, zegt Jan Steckel die onderzoek doet om sonarsensoren - die onder meer worden ingezet bij zelfrijdende auto’s en robots - nauwkeuriger te laten werken.

Samen met wetenschappers van Universiteit Antwerpen en de Vrije Universiteit Amsterdam is Steckel al jarenlang bezig om de betrouwbaarheid van zelfrijdende apparaten te vergroten en daarbij is de nauwkeurige werking van de echolocatie van de vleermuis een lichtend voorbeeld.

„Sonarsensoren zijn een essentieel onderdeel van nieuwe technologieën als navigatiesystemen in robots en zelfrijdende auto’s. Het probleem is alleen dat de betrekkelijk goedkope en energiezuinige apparaatjes zo hun beperkingen hebben. Bovendien zijn hun metingen niet altijd even betrouwbaar en dat is natuurlijk essentieel wil je een voertuig of robot kunnen inzetten”, meent de 35-jarige Belg.

„De vleermuis doet het wel uitstekend en is zelfs in staat om piepkleine insecten te lokaliseren en op te eten tijdens zijn vlucht. Maar af en toe komt er een kink in de kabel, bijvoorbeeld wanneer de voedselbron van de vleermuis tussen planten en struiken ligt, wat de echolocatie aanzienlijk bemoeilijkt, doordat de geluidssignalen vanuit allerlei richtingen worden weerkaatst.”

Sonarreflectoren

Dit probleem is door de natuur aangepakt: door natuurlijk selectie ontwikkelden sommige planten die door vleermuizen bestoven worden, speciale bloemdelen. Deze bloemdelen doen dienst als sonarreflectoren en weerkaatsen dus het geluid. Op die manier vallen de planten akoestisch op in de vegetatie en vinden vleermuizen makkelijker hun weg.

„Samen met onze collega’s van de Vrije Universiteit Amsterdam en de universiteit Erlangen-Neurenberg, hebben wij nu kunstmatige sonarreflectoren ontwikkeld die zijn geïnspireerd op deze akoestisch reflecterende bloemdelen. We hebben kunnen aantonen dat het de navigatie van een sonargestuurde robot kan verbeteren. Het lukte ons ook om verschillende opdrachten met verschillende reflectorvormen uit te zenden. Hiermee blijkt de biogeïnspireerde reflector het perfecte sonar-verkeersbord te zijn”, zegt Steckel.

„En het werkt”, klinkt hij opgetogen. „Tot onze eigen verbazing zien we hoe betrouwbaar deze reflectoren worden gedetecteerd. Zelfs in een rommelige omgeving. En dat is natuurlijk prachtig, want onze uitvinding zal vooral gebruikt gaan worden voor mobiele apparaten die in de het donker, stof en modder moeten functioneren. Denk daarbij aan werk- en voertuigen in de mijn- en landbouw of aan stofzuigerrobots, die straks in principe in een volledig onbekende omgeving kunnen opereren.”

Op eigen terrein

Vooralsnog denkt de onderzoeker en zijn team nog een jaar of vijf nodig te hebben voordat het in de praktijk toegepast kan gaan worden. „En dan ook alleen op eigen terreinen. Maar ik zie straks wel tractoren en andere agrarische voertuigen ermee worden uitgerust op eigen terrein. Nee, voor de zelfrijdende auto op de openbare weg zie ik het nog niet gebruikt worden. Al weet je nooit wat de toekomst in het verschiet heeft...”

Gijsbert Termaat

Meer nieuws uit Achtergrond

Ombudsman

Ombudsmannen Durk Geertsma & Ed Brouwer springen in de bres voor de consument.