Vruchtenvliegvisie benutten om robotvluchtcontrole te verbeteren

Door te onderzoeken hoe vruchtenvliegen oogbewegingen gebruiken om vluchtcontrole te verbeteren met een ontzagwekkend snelle reactiesnelheid — ongeveer 30 keer sneller dan het knipperen van een oog — hebben onderzoekers een framework gedetailleerd om deze vaardigheid in robotica na te bootsen. Het team bestudeerde de bewegingen van vruchtenvliegen gebonden in een virtuele realiteit vluchtsimulator geconstrueerd met LED-lichten en opgenomen met high-speed camera's.

Het team was in staat om te bepalen hoe vruchtenvliegen oogbewegingen gebruiken om hun vleugels snel te coördineren in reactie op wat ze zagen. Omdat vliegenogen vastzitten aan het hoofd, volgen de onderzoekers hoofdbewegingen om af te leiden waar de vliegen naar keken. Het stabiliseren van de blik is een gewoon fenomeen dat de meeste levende wezens kunnen doen; bijvoorbeeld bewegen mensen naadloos hun ogen, hoofd en/of lichaam om een kamer te scannen.

Terwijl veel van het eerdere onderzoek in dit gebied zich heeft gericht op vleugelbewegingen, kan begrijpen hoe dieren als vliegen actieve oogbewegingen gebruiken om vlucht te controleren, de robotica aanzienlijk verbeteren. Momenteel hebben de meeste robots stationaire sensoren, wat waarneming en beweging ontkoppelt. Maar door de ogen en het brein beter na te bootsen door de coördinatie van visuele sensoren die op het lichaam kunnen bewegen, kan de vluchtcontrole van robots aanzienlijk verbeterd worden.

Om deze theorie te ondersteunen, bepaalden de onderzoekers dat de ogen van de vruchtenvlieg vier keer sneller konden reageren dan het lichaam of de vleugels van het dier. Deze reacties waren ook strak gekoppeld, wat aantoont dat vliegen zwaar vertrouwen op oogbewegingen om hun vleugelbewegingen te coördineren. Hun ogen kunnen hun visie beter controleren en stabiliseren dan oorspronkelijk gedacht door bewegingsverwarroing te verminderen.

Daarnaast vonden ze dat wanneer de vliegen lijm zorgvuldig op hun hoofden aangebracht kregen en daarna opgenomen in de virtuele realiteit vluchtsimulator, de beperking van hun hoofdbewegingen een dramatische impact had op vluchtprestaties. Een belangrijk ontdekt principe was dat vliegenogen visuele beweging die in het brein gaat vertragen en dit proces hun vlieggedrag verbetert. Gedemonstreerd in dit werk, geloven de onderzoekers dat het ontgrendelen van de geheimen van de biologische wereld brede implicaties voor technologie kan hebben.