Kollisionsdetektor nach Vorbild von Insektenaugen

Heuschrecken am Steuer?

Selbstfahrende Autos könnten nach Meinung von ExpertInnen in absehbarer Zukunft auf unseren Straßen unterwegs sein. Ein innovativer Fahrzeugassistent, der bei Kollisionsgefahr das Steuer übernimmt, wird gerade in Graz erforscht.

Wanderheuschrecken der Art Schistocerca gregaria können besonders schnell auf drohende Kollisionen reagieren. Ihre Neurone dienen der Technik als Vorbild. (Foto: Uni Graz / Eklaude)

Assoz. Prof. Dr. Manfred Hartbauer vom Institut für Zoologie der Karl-Franzens-Universität hat sich die Basis dafür in der Natur abgeschaut: Wanderheuschrecken können in brenzligen Verkehrssituationen etwa zehnmal schneller reagieren als Menschen. In Zusammenarbeit mit einem interdisziplinären Team von Joanneum Research Weiz, TU Graz und Carinthian Tech Research erforscht Hartbauer einen kostengünstigen Kollisionsdetektor, der mit künstlichen Heuschrecken-Augen ausgestattet ist und drohende Zusammenstöße bei Tag und Nacht rechtzeitig erkennen kann.

Tierisches Vorbild
Die Wanderheuschrecke bewegt sich in Schwärmen von bis zu 1,5 Mio. Individuen wie ein einziger Organismus, der rasch auf Fressfeinde reagieren kann. „Wenn ein Vogel mit hoher Geschwindigkeit in einen solchen Schwarm fliegt, teilt sich die Einheit, und der Jäger stößt ins Leere“, erklärt Hartbauer. Diese rasche Koordination wird durch spezielle visuelle Kollisionsdetektoren ermöglicht. Die Heuschrecken besitzen für jedes der beiden Komplexaugen ein eigenes Neuron, das auf drohende Zusammenstöße mit zunehmender Erregung reagiert und unmittelbar das Flugverhalten beeinflusst.

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Zusammen mit Studierenden spielte der Zoologe den Insekten in Labor-Untersuchungen kurze Verkehrsvideos mit schlimmen Kollisionen aus der LenkerInnen-Perspektive vor und zeichnete gleichzeitig die Reaktionen der „Kollisionsneurone“ auf. Die Ergebnisse waren so überzeugend, dass auf Basis dieser Studie ein Computermodell entwickelt wurde, das drohende Zusammenstöße in Bildsequenzen mit geringer optischer Auflösung erkennt und wie das Insektengehirn die Bremskraft sowie eine mögliche Ausweichrichtung berechnet.

Technische Umsetzung
„Diese Methode der Kollisionsdetektion wird derzeit auf Patentierfähigkeit geprüft und soll in einem interdisziplinären Projekt auf die Technik übertragen werden“, schildert Hartbauer. Ziel ist die Entwicklung eines innovativen Sensorkonzepts, das auf einer patentierten Nanotechnologie von Joanneum Research beruht und drohende Zusammenstöße bei Tag und Nacht anzeigt.

„Wenn dies gelingt, steht in Zukunft ein preiswertes Sensorsystem für autonome Fahrzeuge und Fahrzeugassistenten zur Verfügung, das die Zahl der Verkehrsunfälle drastisch reduzieren könnte“, führt der Zoologe aus. In einem weiteren Vorhaben gemeinsam mit dem Institut für Fahrzeugsicherheit der TU Graz plant Hartbauer die Entwicklung eines Fahrzeugassistenten nach Heuschreckenvorbild. Dieser soll in Gefahrensituationen kurzfristig das Steuer übernehmen bzw. eine Bremsung einleiten. Das Projekt wird in Kürze beim österreichischen Wissenschaftsfonds FWF eingereicht und ist Teil des Forschungsschwerpunkts „Gehirn und Verhalten“ der Karl-Franzens-Universität Graz.

Kontakt für Rückfragen:
Assoz. Prof. Dr. Manfred Hartbauer
Institut für Zoologie der Uni Graz
E-Mail: manfred.hartbauer@uni-graz.at

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