Die Vision von Fliegen wird nachgeahmt, um Roboter zu steuern

By Untersuchen, wie Fruchtfliegen Augenbewegungen verwenden, um die Flugkontrolle mit einer erstaunlich schnellen Reaktionsgeschwindigkeit zu verbessern – etwa 30-mal schneller als ein Wimpernschlag –, haben Forscher einen Rahmen detailliert beschrieben, um diese Fähigkeit in der Robotik nachzuahmen. Das Team untersuchte die Bewegungen von Fruchtfliegen, die in einem Virtual-Reality-Flugsimulator mit LED-Leuchten angebunden und mit Hochgeschwindigkeitskameras aufgezeichnet wurden.

Das Team konnte feststellen, wie Fruchtfliegen Augenbewegungen verwenden, um ihre Flügel schnell auf das zu koordinieren, was sie sehen. Da Fliegenaugen am Kopf befestigt sind, verfolgten die Forscher die Kopfbewegungen, um abzuleiten, wohin die Fliegen blickten. Das Stabilisieren des Blicks ist ein gewöhnliches Phänomen, das die meisten Lebewesen ausführen können; Beispielsweise bewegen Menschen ihre Augen, ihren Kopf und/oder ihren Körper nahtlos, um einen Raum zu scannen.

Während sich ein Großteil der bisherigen Forschung auf diesem Gebiet auf Flügelbewegungen konzentriert hat, könnte das Verständnis, wie Tiere wie Fliegen aktive Augenbewegungen verwenden, um den Flug zu steuern, die Robotik erheblich verbessern. Derzeit verfügen die meisten Roboter über stationäre Sensoren, die Wahrnehmung und Bewegung entkoppelt halten. Aber durch eine bessere Emulation der Augen und des Gehirns durch die Koordination visueller Sensoren, die sich auf dem Körper bewegen können, könnte die Flugsteuerung von Robotern erheblich verbessert werden.

Um diese Theorie zu untermauern, stellten die Forscher fest, dass die Augen der Fruchtfliege viermal schneller reagieren als der Körper oder die Flügel des Tieres. Diese Reaktionen waren ebenfalls eng gekoppelt, was zeigt, dass Fliegen stark auf Augenbewegungen angewiesen sind, um ihre Flügelbewegungen zu koordinieren. Ihre Augen können ihre Sicht durch die Reduzierung von Bewegungsunschärfe besser kontrollieren und stabilisieren als ursprünglich angenommen.

Darüber hinaus fanden sie heraus, dass, wenn die Fliegen sorgfältig mit Klebstoff auf den Kopf aufgetragen und dann im Virtual-Reality-Flugsimulator aufgezeichnet wurden, die Einschränkung ihrer Kopfbewegungen einen dramatischen Einfluss auf die Flugleistung hatte. Ein wichtiges entdecktes Prinzip war, dass Fliegenaugen visuelle Bewegungen verlangsamen, die ins Gehirn gelangen, und dieser Prozess ihr Flugverhalten verbessert. In dieser Arbeit demonstriert, glauben die Forscher, dass die Entschlüsselung der Geheimnisse der biologischen Welt weitreichende Auswirkungen auf die Technologie haben könnte.