En robot som leter etter overlevende i et hus som har rast sammen? Den kan lære mye om bevegelser og raske beslutinger fra ekorn.
En robot som leter etter overlevende i et hus som har rast sammen? Den kan lære mye om bevegelser og raske beslutinger fra ekorn.

Slik be­stemmer ekornet hvor det skal hoppe

Ekorn som hopper fra tre til tre, tar avgjørelser på brøkdelen av et sekund. Det kan roboter lære av.

Ekornvideoer har millioner av seere på Youtube. Nå har forskerne kastet seg på.

Men når biologiprofessor Robert Full og kollegene hans på University of California, Berkeley, filmer ekorn som kaster seg fra tynne kvister, sparker fra mot en vegg og turner rundt stangen som holder en skål med en peanøtt, så er det ikke for underholdningens del. Ikke for «ååååh, så søt»-reaksjonene, heller.

Tar avgjørelser

Nei, forskerne bruker filmene som en studie for å forstå hvordan ekorn tar lynraske avgjørelser når de hopper fra gren til gren. Enten det er for å få tak i en godbit eller for å slippe unna rovdyr og farlige fugler.

Hvis de finner det ut, så kan resultatet bli roboter som har bedre kontroll når de beveger seg på utrygg grunn eller i ustabile omgivelser. På jakt etter overlevende i ruinene etter en bygning som har rast sammen, for eksempel.

Gekkoer og kakerlakker

Forskerne har sett på ekorn som lever vilt inne på universitetsområdet. Fra venstre Nate Hunt, Judy Jinn, Lucia Jacobs og Aaron Teixeira.
Forskerne har sett på ekorn som lever vilt inne på universitetsområdet. Fra venstre Nate Hunt, Judy Jinn, Lucia Jacobs og Aaron Teixeira.

Tidligere har Full og gruppen hans kartlagt gekkoer, kakerlakker og ekorn for å se hvordan de bruker kroppen i vanskelige situasjoner. Resultatene deres har gjort det mulig å bygge mer bevegelige roboter.

Denne gangen er det noe helt annet de prøver å finne ut: Hvordan påvirker kroppen alle beslutningene om bevegelse som tas hvert eneste øyeblikk?

Forskerne setter tall på hvordan ekornene lærer å hoppe fra både bøyelige og faste underlag, hvordan de snur kroppen underveis i luften ut fra hvor god sats de fikk tatt og hvordan de justerer landingen på brøkdelen av et sekund når de oppdager om de lander på stabilt underlag eller ikke.

Effektive bevegelser

– Som modell for å forstå de biologiske begrensningene i balanse og bevegelighet er det ingen som kan måle seg med ekorn, sier Nathaniel Hunt i en pressemelding.

Hunt tok doktorgraden i Berkeley. Nå er han universitetslektor i biomekanikk ved University of Nebraska.

– Hvis vi prøver å forstå hvordan ekorn gjør dette, kan vi oppdage generelle prinsipper for effektive bevegelser i trekronene og annet komplisert terreng, ifølge Hunt.

Eksperimentene ble gjort i et skogholt inne på selve universitetsområdet. Ville ekorn fikk muligheten til å hoppe for å få tak i en peanøtt.

Justerer avspranget

Hunt og Full fant ut at jo mer bøyelig og jo spinklere en gren er, jo mer forsiktige er ekornene når de skal hoppe fra den.

– Når de hopper, bestemmer de seg for hvor de skal ta sats ut fra en kombinasjon av grenens bevegelighet og hvor langt de må hoppe, sier Hunt.

Her kan du se hvordan ekornet justerer hoppeteknikken sin når den hopper fra et underlag som gir etter. (Video fra studien)

– Når de møter en gren med andre mekaniske egenskaper, så lærer de seg å justere avspranget på bare noen forsøk. Denne fleksibiliteten som tilpasser seg mekanikk og geometri, er viktig for å hoppe nøyaktig.

Reddes av klørne

Hvor bøyelig grenen er, er seks ganger viktigere enn avstanden når ekornene bestemmer seg for om de skal hoppe eller ikke. Det kan være fordi de har skarpe klør som berger dem hver gang de beregner feil.

– De trenger ikke å hoppe best mulig. De trenger bare å være gode nok, forklarer Nathaniel Hunt.

En uventet oppdagelse var hvordan ekornene kan snu kroppen i en annen retning i luften slik at de kan sparke fra mot en loddrett overflate for å justere farten og lande bedre.

Hunder og slanger

Roboter kan lære mye av hvordan dyr beveger seg, bekrefter Roger Andre Søraa. Han forsker på digitalisering, automatisering og robotisering ved NTNU.

Fisk, slanger og hunder er eksempler på dyr som roboter allerede aper etter, forteller NTNU-forsker Roger Andre Søraa.
Fisk, slanger og hunder er eksempler på dyr som roboter allerede aper etter, forteller NTNU-forsker Roger Andre Søraa.

– Det er ganske mange eksempler fra undervannsrobotikk, der vi inspireres av hvordan fisk og andre undervannsskapninger beveger seg. I luften er det mye inspirasjon å hente fra fugler, peker han på.

Søraa trekker frem «Spot» som eksempel. Den amerikanske roboten beveger seg som en hund, men den ser ikke helt slik ut. For eksempel har den ikke noe hode.

NTNU, på sin side, har utviklet en slangerobot som brukes under vann.

Ustabil menneskefasong

– Det er ganske mange roboter som er inspirert av dyrs bevegelsesmønstre eller funksjoner Mennesket er jo også et slags dyr, men det er ikke nødvendigvis logisk i bevegelsessammenheng å lage en robot som ser ut som et menneske. Roboten får mindre stabilitet når den går på to bein, sier han til forskning.no.

NTNU-forskeren understreker at det ikke er sikkert amerikanske ekorn oppfører seg helt likt som norske ekorn.

– Vi har vært borti andre tilfeller med dyr og teknologi, for eksempel med virtuelle gjerder til geiter og kyr. I USA kan de bruke en klapperslangelyd for å vise hvor dyrene ikke skal bevege seg. I Norge har vi ikke klapperslanger i naturen, så her virker ikke det, forklarer Søraa.

Referanse:

Nathaniel H. Hunt, Judy Jinn, Lucia F. Jacobs og Robert J. Full: Acrobatic squirrels learn to leap and land on tree branches without falling. Science, august 2021.

Vi vil gjerne høre fra deg!

TA KONTAKT HER
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? Eller tips om noe vi bør skrive om?

Powered by Labrador CMS