Wat je van vleermuizen leren kan
Je hebt vast al eens gehoord van zelfrijdende auto’s, maar ook aan autonome vaartuigen wordt hard gewerkt. Vooraleer we onbemande boten het water op kunnen sturen, moeten er wel nog wat uitdagingen overwonnen worden.
Een van die uitdagingen is een manier vinden om het vaartuig om zich heen te laten kijken. De faculteit Toegepaste Ingenieurswetenschappen van de UAntwerpen, en Flanders Make, het Vlaams onderzoekscentrum voor de maakindustrie, gingen daarvoor leentjebuur spelen bij onze vrienden de vleermuizen.
Hoog roepen en goed luisteren
Vleermuizen ‘zien’ hun omgeving door ultrasone geluidsgolven uit te sturen en te luisteren naar de manier waarop die weerkaatsen tegen objecten in de omgeving. Ze gebruiken met andere woorden een natuurlijke sonar. Bij de UAntwerpen hebben ze goed gekeken – en geluisterd – naar de vleermuizen, maar hun systeem gaat nog een stap verder.
Professor Jan Steckel
“Onze 3D-sonar gebruikt een luidspreker om een geluidssignaal uit te sturen en luistert dan naar de weerkaatsing”, legt professor Jan Steckel uit. “Maar waar een vleermuis maar twee oren heeft, gebruiken wij dertig microfoons per sensor. We installeren ook nog meerdere sensoren rondom het schip. Zo kunnen we een beeld samenstellen van de omgeving van het schip, in hoge resolutie en driedimensionaal.”
Omdat het systeem gebruikmaakt van geluidsgolven, werkt het ook in het donker en bij dichte mist. Er komen bovendien geen lenzen aan te pas die stoffig of vuil kunnen worden. Het nadeel van sonar is wel dat je niet bijzonder ver kan zien. Professor Steckel: “In de lucht kunnen de geluidsgolven hooguit een 10-tal meter overbruggen. Maar daarmee is het wel de ideale aanvulling op de radar die schepen nu al gebruiken. De sonar is vooral interessant voor het nauwkeurige werk, zoals langs sluizen passeren of aanmeren tussen andere schepen.”
Wat denken de vleermuizen ervan?
Als uiteindelijk allerlei voertuigen gebruik zullen maken van dezelfde ultrasone geluiden als vleermuizen, raken de diertjes dan niet in de war? “De impact blijft beperkt omdat de geluidsgolven in de lucht niet ver komen, hooguit een zone van 20 meter breed rondom de sensor”, legt professor Steckel uit. “Als we ze onder water zouden gebruiken, draagt het geluid wel veel verder. Daar bestaan dan ook strenge regels over.”
“Bovendien zijn vleermuizen wel wat gewoon. Ze zijn zelf veel luider dan onze sensoren en ze jagen vaak in groep. Daarbij gaan ze soms zelfs elkaar proberen te storen of af te luisteren. Zo rondvliegen en de hele tijd geluid maken, is best vermoeiend. Dus ze durven al eens achter elkaar aan te vliegen om te profiteren van het geluid van een ander.”
Eropuit met de Tuimelaar
De onderzoeksgroep van professor Steckel werkt ondertussen al veertien jaar aan de 3D-sonar. Eind vorig jaar was het moment eindelijk gekomen om de technologie te water te laten. De Tuimelaar, een schip van Port of Antwerp, kreeg de sensoren aangemeten om ze uitvoerig te testen in de Berendrechtsluis. “Het was een beetje surreëel, door een sluis van vijf voetbalvelden groot varen in dat kleine bootje”, vertelt professor Steckel. “We hebben daar enkele typische manoeuvres uitgevoerd die een autonoom vaartuig ook zou maken en de sensoren presteerden vlekkeloos.”
En dus is het systeem klaar om de markt op te gaan. Professor Steckel: “Op schepen zou je het meteen kunnen gebruiken als een soort parkeersensor, net zoals ze nu al een radar gebruiken bij mistbanken. In een volgende stap kan het sonarsysteem gebruikt worden om schepen vanop afstand te besturen en later autonoom te laten varen, maar daar zijn we nu nog niet. We kunnen de sensors wel al inzetten voor autonome robots die werken op fabrieksvloeren of rondrijden in een magazijn.”