Cuando se trata de desastres o se buscan objetos, generalmente se usan robots o drones con cámaras. Sin embargo, las cámaras convencionales tienen un uso bastante limitado en aguas oscuras y turbias, como en una tubería de aguas residuales o en un lago nublado con sedimentos.Los zoólogos de la Universidad de Bonn han desarrollado una cámara especial para tales condiciones de operación: modelada sobre el pez nariz de elefante africano Gnathonemus petersii , suministra "imágenes eléctricas" con "colores eléctricos" en aguas turbias.Los investigadores ahora presentan su desarrollo biónico en la revista Bioinspiración y biomimética .
Los peces nariz de elefante son nocturnos y, por lo tanto, no pueden confiar en sus ojos cuando cazan presas. Con un órgano eléctrico en la cola generan pulsos eléctricos cortos hasta 80 veces por segundo. Órganos electrorreceptores en la piel y especialmente en la barbilla en forma de troncomida cómo los pulsos son modulados por el ambiente. Con este electro-sentido, los peces pueden estimar distancias, percibir formas y materiales e incluso distinguir entre objetos vivos y muertos. En fracciones de segundo, usan los pulsos eléctricos para detectar dónde se encuentran las larvas de mosquitos, su presa favorita, se esconden en el fondo de su hábitat.
Los investigadores del Prof. Dr. Gerhard von der Emde del Instituto de Zoología de la Universidad de Bonn han estado investigando durante muchos años cómo funciona la extraña electrosensibilidad del pez elefante africano. Los peces usan dos tipos diferentes de electrorreceptores para"electrolocalización activa". Uno solo mide la intensidad de la señal y el otro la forma de onda del pulso. "Recientemente pudimos demostrar que el pez usa la proporción de las dos lecturas para identificar a su presa", informa von der Emde.Esto crea "colores eléctricos" análogos a los colores visuales percibidos por el ojo humano, pero a través de señales eléctricas en lugar de luz visible.
Se aplican los resultados de la investigación básica
El profesor Gerhard von der Emde, el estudiante de doctorado Martin Gottwald y el Dr. Hendrik Herzog del Instituto de Zoología de la Universidad de Bonn utilizaron sus hallazgos de su investigación básica sobre el pez elefante para desarrollar un primer prototipo de cámara basado en el modelo deesta electrolocalización activa. "Con esta cámara eléctrica 'biónica' es posible disparar 'imágenes eléctricas' de objetos sin luz, incluso en un entorno turbio, que también permite un análisis de las propiedades eléctricas y espaciales de los objetos representados".informa von der Emde.
Al igual que el pez Elephantnose, la cámara genera un campo eléctrico débil a su alrededor y captura las imágenes eléctricas de los objetos en su entorno con varios sensores electrodos en su superficie. Según informan los investigadores, varios objetos naturales, como peces, plantaso la madera, así como los objetos de prueba artificiales, como esferas o varillas de aluminio o plástico, fueron medidos y caracterizados por la cámara de esta manera. "Para ello se utilizaron los mismos parámetros analíticos utilizados por los peces Elefante durante la electrolocalización activa".dice el Dr. Hendrik Herzog. Por ejemplo, la distancia al objeto podría determinarse por el grado de desenfoque de la imagen.
Los objetos animados producen diferentes colores eléctricos
Los objetos animados, como los peces y las plantas, produjeron diferentes "colores eléctricos", exactamente como también los peces eléctricos los reconocen. "Las evaluaciones complementarias mostraron que las imágenes eléctricas también podrían usarse para determinar los 'contornos eléctricos' de los medidosobjetos, que, al igual que sus contornos ópticos, pueden proporcionar información sobre la forma y la orientación ", informa el autor principal Martin Gottwald. En contraste con las mediciones visuales, todos estos parámetros de imagen eléctrica no se ven afectados por un entorno nublado u oscuro. Donde los ojos convencionales olos sistemas de cámara fallan, la cámara eléctrica permite una vista despejada.
Los resultados del estudio muestran que los métodos biónicos podrían usarse para desarrollar nuevos sistemas de cámaras eléctricas que faciliten, por ejemplo, inspecciones basadas en robots o drones en aguas turbias. Además, los científicos ven muchas otras aplicaciones para cámaras eléctricas,incluyendo control de materiales, monitoreo de dispositivos y aplicaciones médicas. Además, la cámara eléctrica también puede apoyar la investigación biológica básica y ayudar a mejorar la comprensión de la electrolocalización activa de peces débilmente eléctricos.
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Materiales proporcionados por Universidad de Bonn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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