Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit Ultraschallwellen durch den Straßenverkehr

19.09.2014

Die Natur hat oft die besten Ideen. Deshalb kupfern Wissenschaftler immer wieder bei ihr ab – angefangen bei Schwimmflossen, die die Schwimmhäute von Fröschen imitieren, bis hin zum Raketenantrieb, der vom Rückstoßprinzip von Quallen und Tintenfischen inspiriert wurde.

Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) wollen nun die Echo-Ortung, wie sie Fledermäuse nutzen, für technische Sonarsysteme adaptieren. Das Ziel: Roboter und fahrerlose Autos, die sich mithilfe von Ultraschall in ihrer Umgebung orientieren und fortbewegen. Das hoch innovative Forschungsprojekt wird von der VolkswagenStiftung im Rahmen ihrer Förderinitiative „Experiment!“ gefördert.


Oben: Blumenfledermaus beim Anflug an eine Mucuna-Blüte, deren Blatt die Ultraschallrufe reflektiert. Unten: Roboter, der durch die Echos von bioinspirierten Sonarreflektoren geleitet wird.

Bild: Ralph Simon/FAU

Sonarsysteme werden heutzutage standardmäßig in Autos und Robotern eingesetzt, hauptsächlich um Abstände zu messen. Dabei bietet die Orientierung via Ultraschall viel mehr Potenzial: Wissenschaftlern der FAU schwebt vor, die Sonarsysteme vermehrt zur Steuerung zu nutzen – durch bioinspirierte Ultraschallreflektoren.

„Der Einsatz von Sonarsignalen zur Lenkung von autonomen Systemen mit Ultraschall ist bisher schlecht untersucht“, erklärt Dr. Ralph Simon vom Lehrstuhl für Sensorik an der FAU. „Es ist daher schwer vorherzusagen, ob es gelingt, Roboter oder Fahrzeuge mit bioinspirierten Ultraschall-Reflektoren zu navigieren. Sollte es aber funktionieren, würde es die fahrerlose Fahrzeugnavigation revolutionieren“, erklärt Simon.

Blätter als Vorbild

Die Idee für das Forschungsprojekt kam dem Biologen durch eine Entdeckung, die er bei der kubanischen Liane Marcgravia evenia machte. Die Blüten dieser Liane werden von Blumenfledermäusen bestäubt, die sich mit Echo-Ortung orientieren. Direkt über ihrem Blütenstand präsentiert die Liane schüsselförmige, wie ein Hohlspiegel geformte Laubblätter. Simon fand heraus, dass diese Hohlspiegelblätter die Ultraschallrufe der Fledermäuse außerordentlich gut reflektieren, die Tiere die Blüten so bereits aus großen Entfernungen orten können. „Außerdem zeigt das Echo eine besondere Form einer konstanten Klangfarbe und hebt sich so deutlich von den Echos der umgebenden Vegetation ab“, fügt Simon hinzu.

Die Liane ist aber nur ein Beispiel: Unter den fledermausbestäubten Pflanzen finden sich weitere Blüten mit speziellen Reflektoren. Diese Blütenreflektoren will Simon nun zusammen mit dem Ingenieur Dr. Stefan Rupitsch vom Lehrstuhl für Sensorik der FAU als Muster für künstlich produzierte Reflektoren nutzen. Diese wären günstig zu produzieren, leicht zu installieren sowie wartungsarm – also ideal für eine breite Anwendung.

Um die biologisch inspirierte Ultraschall-Orientierung nutzbar zu machen, wollen die Wissenschaftler nun unter anderem mit Hilfe von Replikaten der natürlichen Blütenblatt-Reflektoren Roboter durch eine künstliche Umgebung navigieren. Sollte das gelingen, können fortführende Experimente zeigen ob auch Autos und unbemannte Fahrzeugen von einer solchen Technik profitieren.

Experimente mit ungewissem Ausgang

Für gewagte Forschungsidee, die etabliertes Wissen herausfordern, oder ganz neue Forschungsrichtungen in den Blick nehmen, gibt es in Deutschland zurzeit wenige Förderangebote. Hier setzt die Förderinitiative „Experiment!“ an, mit der die VolkswagenStiftung grundlegend neue Forschungsvorhaben mit ungewissem Ausgang in der Startphase unterstützt. Ein Scheitern des Konzeptes und unerwartete Befunde werden als Ergebnis akzeptiert. Die Förderinitiative wurde im November 2012 eingerichtet und erfreut sich außerordentlicher Resonanz. In diesem Jahr wurden 630 Anträge gestellt von denen nun 19 Projekte gefördert werden.

Die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), gegründet 1743, ist mit über 38.000 Studierenden, 653 Professuren und rund 13.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern eine der größten Universitäten in Deutschland - und, wie aktuelle Erhebungen zeigen, eine der erfolgreichsten und forschungsstärksten. So liegt die FAU beispielsweise im aktuellen Förderatlas der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) auf Platz 10 und gehört damit in die Liga der deutschen Spitzenuniversitäten. Neben dem Exzellenzcluster „Engineering of Advanced Materials“ (EAM) und der im Rahmen der Exzellenzinitiative eingerichteten Graduiertenschule „School of Advanced Optical Technologies“ (SAOT) werden an der FAU derzeit über 30 koordinierte Programme von der DFG gefördert

Die Friedrich-Alexander-Universität bietet rund 240 Studiengänge an, darunter fünf Bayerische Elite-Master-Studiengänge und über 32 mit dezidiert internationaler Ausrichtung. Keine andere Universität in Deutschland kann auf ein derart breit gefächertes und interdisziplinäres Studienangebot auf allen Qualifikationsstufen verweisen. Durch über 500 Hochschulpartnerschaften in mehr als 70 Ländern steht den Studierenden der FAU schon während des Studiums die ganze Welt offen.

Weitere Informationen:
Dr. Ralph Simon
Tel.: 09131/85-23359
ralph.simon@fau.de

Blandina Mangelkramer | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.fau.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verkehr Logistik:

nachricht Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio
18.01.2017 | KTH Royal Institute of Technology Schweden

nachricht Hubschrauberflüge unter Extrembedingungen simulieren
27.12.2016 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verkehr Logistik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie