ساخت پهپاد جدید با الهام از پرواز حشره‌ها

دانشمندان دانشگاه فناوری دلفت هلند و دانشگاه اکس‌مارسی فرانسه، نظریه جدیدی در مورد چگونگی تعیین حس گرانش حشرات در حین پرواز ارائه کردند. نتایج این مطالعه ممکن است بر ساخت پهپاد‌های کوچک خودران تأثیر بگذارد.

همانطور که در این مقاله توضیح داده شده، روشی که حشرات از آن برای تعیین جهت گرانش استفاده می‌کنند و در حین پرواز شتاب می‌گیرند، هنوز برای دانشمندان یک معماست. از آنجایی که آن‌ها اندام حسگر خاصی را ندارند، شواهد روشنی مبنی بر اینکه چگونه آن‌ها تفاوت سطح بالا از پایین را متوجه می‌شوند، وجود نداشت. با این حال، یافته‌های جدید نشان می‌دهد که حشرات از روش تشخیص حرکت بصری همراه با حرکات خود استفاده می‌کنند تا حس جهت را دریابند.

این توضیح احتمالی برای عادات پروازی آن‌ها نه تنها یک کشف مهم بیولوژیکی است، بلکه فناورانه نیز هست. پهپاد‌ها معمولاً شتاب‌سنج‌هایی برای کمک به پرواز دارند، اما اجرای مدل پرواز حشرات ممکن است راه را برای توسعه نسل جدیدی از گجت‌ها هموار کند. به طور خاص، این نظریه ابتکاری ممکن است از توسعه پهپاد‌های خودران کوچک پشتیبانی کند.

چه هواپیما‌های بدون سرنشین، چه حشرات و چه خلبانان انسانی، داشتن حس جاذبه در هنگام پرواز ضروری است. به عنوان مثال، خلبانی که در میان ابر‌ها پرواز می‌کند ممکن است حس جهت را از دست بدهد، به همین دلیل است که ارتفاع سنج هواپیما این امکان را فراهم می‌کند. به طور مشابه، در حالی که هواپیما‌های بدون سرنشین از شتاب‌سنج‌ها استفاده می‌کنند، حشرات از شار نوری (optical flow) استفاده می‌کنند.

شار نوری الگوی حرکت آشکار اشیاء، سطوح و لبه‌ها در یک صحنه بصری است که ناشی از حرکت نسبی بین یک ناظر و یک صحنه است. شار نوری را همچنین می‌توان به عنوان توزیع سرعت آشکار حرکت در الگوی روشنایی در یک تصویر نیز معرفی کرد. مفهوم شار نوری توسط جیمز جونیور گیبسون، روانشناس آمریکایی در دهه ۱۹۴۰، برای توصیف محرک‌های دیداری فراهم شده برای حیوانات در حال حرکت در سراسر دنیا معرفی شد.

واژه شار نوری در علم رباتیک، در مواردی همچون روش‌های مرتبط با پردازش تصویر و کنترل جهت‌یابی شامل تشخیص حرکت، قطعه بندی جسم، اطلاعات زمان تماس و تمرکز محاسبات گسترده، روشنایی، کدگذاری جبران شده حرکت و اندازه‌گیری اختلاف استریو استفاده می‌شود.

شار نوری حرکت نسبی است که نمای یک ناظر و محیط را باهم مقایسه می‌کند. حشره‌ها این شار نوری را با مدل‌های حرکتی ترکیب می‌کنند تا جهت گرانش را پیدا کنند. این روش ممکن است در رباتیک اعمال شود و توسعه پهپاد‌های کوچک حشره مانند ممکن است به واقعیت تبدیل شوند.