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Projekt 2:

Bioinspirierte Elektrorezeptoren für Mess-, Klassifizierungs- und Navigationsaufgaben in Fluiden

Jun.-Prof. Dr. Jacob Engelmann (Active Sensing, Aquatische Biologie), Universität Bielefeld
Prof. Dr. Christian Schröder (Feldsimulation), FH Bielefeld
Prof. Dr. Axel Schneider (Soft- und Hardwaresimulation, Biomechatronik), FH Bielefeld



Elektrische Fische können mithilfe spezieller Organe elektrische Signale erzeugen, die sie u.a. zur Orientierung nutzen. Tausende über den Körper verteilte Elektrorezeptoren ermöglichen es ihnen, Objekte in ihrer näheren Umgebung über die Änderung des selbsterzeugten elektrischen Feldes wahrzunehmen. Um das "elektrische Bild" zu verbessern, setzen sie zusätzlich gezielte Körperbewegungen ein. Die in diesem Projekt durchgeführten biologischen Experimente sollen helfen, den Wahrnehmungsraum der Fische, etwa bezüglich der Größe und Distanz von Objekten, und die Dynamik sensorischer Signale besser zu erforschen.

Orientierung und Navigation mittels verteilter Elektrosensoren niedriger Reichweite, wie sie von den Fischen in einer dynamischen Umgebung eingesetzt werden, sind auch für die biomechatronische Forschung sehr interessant: zukünftige technische Anwendungen können im medizinischen Bereich (z.B. Sondierungen), in der Unterwasserrobotik oder auch in nicht-aquatischen Umgebungen (z.B. Objektdetektion bei Greifrobotern) liegen. Zu diesem Zweck werden in dem Projekt umfangreiche Computersimulationen von elektrischen Feldern in Flüssigkeiten durchgeführt. Mit Hilfe dieser Simulationen soll herausgefunden werden, wie Sende- und Empfangselektrodenensembles aufgebaut werden müssen, um Objekte in Flüssigkeiten mit Hilfe elektrischer Felder "sehen" zu können. Parallel zu biologischen Experimenten und Computersimulationen wird zusätzlich ein Messaufbau geschaffen, mit dessen Hilfe die simulierten Ergebnisse abgesichert werden. In einem finalen Schritt kann dann ein integriertes, technisches Sensorsystem aufgebaut werden.

Foto eines schwach elektrischen Fisches Schematische Darstellung des elektrischen Bildes wie es vom Fisch wahrgenommen wird Modellierung des Fisches