Drones hebben moeite om in een rommelige omgeving te landen. Laat staan als het oppervlak ook nog eens flink beweegt. Bijen hebben daar weinig moeite mee. Tijd dus voor een beetje afkijken in de natuur. Oftewel: hoe landt een hommel op een bloem die beweegt op de wind? Promovendus Chenyao Wang zocht het uit.

In eerste instantie vooral door heel goed te kijken. Niet alleen met het blote oog, maar vooral ook met sterk vertraagde beelden van een high-speed camera die 5000 beeldjes per seconde schiet. Met de data die dat opleverde, ontwikkelde hij een passend model dat die metingen verklaart. En een opmerkelijke conclusie aan het licht brengt: de hommel kijkt heel anders dan wij naar beweging.

Dummy

Dat filmen van landende hommels vond binnen plaats in een ‘studio’. Dus zonder wind en andere verstorende invloeden. Als bewegende bloem werd een dummy gebruikt die twee keer per seconde 2,5 centimeter heen en weer bewoog. Drie snelle camera’s legden de bewegingen van de hommel en de bloem vanuit verschillende hoeken vast. De keuze voor de hommel is overigens een praktische, zegt Wang. ‘Ze zijn goedkoop, groot en makkelijk in de omgang.’

Tekst gaat verder onder de foto.

Wang en zijn collega’s verzamelden 48 succesvolle landingen van hommels. Daarop is duidelijk te zien hoe hommels te werk gaan. Iets wat overigens ook met het blote oog in de natuur wel is te volgen. De hommels volgen de beweging van de bloem zo goed mogelijk, naderen zo al zigzaggend hun doel en landen vervolgens zo zacht mogelijk. Tenminste, dat doen de slimmeriken.

‘Er zijn er ook die recht op hun doel afvliegen en dan botsen’, zegt Wang. ‘Ze worden weggeslingerd en proberen het opnieuw. Sommigen zijn gewoon lui. En doen niks.’ Dat volgen van de bloem lukt nooit helemaal. De bloem is altijd sneller dan de reagerende hommel. De hommel loopt zon 100 milliseconde achter, blijkt uit de metingen.

Ze zwenken om hun lengte-as om zijwaarts te versnellen

Chenyao Wang, promovendus leerstoelgroep Experimentele Zoölogie

Wang splitste de gang van de hommel in een zijwaartse versnelling en eentje haaks daarop naar de bloem toe. ‘Het is natuurlijk een beweging, maar voor het gemak hebben we ze gescheiden. Vooral ook omdat we net name geïnteresseerd zijn in die zijdelingse beweging, die nodig is om te kunnen landen. Hoe ze die beweging van de bloem volgen en de eigen beweging ermee in lijn brengen.’ Die zijdelingse bewegingen van de hommel zijn vergelijkbaar met hoe een helikopter manoeuvreert, zegt Wang. ‘Ze zwenken om hun lengte-as om zijwaarts te versnellen. En voor de voorwaartse beweging veranderen ze de verticale stand van hun lichaam. Beide door de stand van de vleugels iets te veranderen, zoals een helikopter dat doet met zijn rotorbladen.’

Optic flow

Het opmerkelijke is hoe de hommel die bewegingen stuurt. Daarbij is vooral de zogeheten optic flow van belang, de beweging van (in dit geval de bloem) over het netvlies. Wang: ‘Als wij mensen een bewegend voorwerp proberen te volgen met onze ogen gebruiken we de gezichtshoek. Hommels gebruiken die informatie niet, maar alleen de snelheid van de optic flow. Dat is genoeg voor de hommel om de zijdelingse beweging te sturen en het object te volgen.’

Hommels doen hun uiterste best om het beeld in hun blikveld stil te zetten

Chenyao Wang, promovendus leerstoelgroep Experimentele Zoölogie

‘Hommels doen hun uiterste best om die optic flow naar nul te krijgen, dus om het beeld in hun blikveld stil te zetten’, vervolgt hij. ‘Dat lukt natuurlijk nooit helemaal, omdat er altijd een vertraging is tussen wat de ogen zien en de motorische reactie.’ Uit het model dat Wang ontwikkelde, blijkt dat die interne verwerking van de visuele prikkel tot actie ongeveer 52 milliseconde is. Dat is vijf keer sneller dan het knipperen van onze ogen.

Anders zien

Dat de hommel anders kijkt dan wij, is volgens Wang waarschijnlijk een gevolg van het samengestelde oog van insecten. ‘Zij zien anders dan wij. Misschien zelfs wel helemaal geen beeld of kleur. Samengestelde ogen zijn heel gevoelig voor beweging en daarmee dus voor optic flow. Misschien maken ze gebruik van dat voordeel van samengestelde ogen.’
Het onderzoek van Wang is onderdeel van een samenwerking van WUR met de TU Delft, wat als doel heeft betere drones te maken. ‘We proberen drones op een vergelijkbare manier te laten vliegen als bijen.’ Het mes snijdt daarbij aan twee kanten, zegt Wang. ‘Zulke drones kunnen wij dan weer gebruiken om de mechanica van bijen beter te begrijpen. Drones als een fysiek model van een bij.’

Lees ook:

Dorst zien met drones

Doe eens normaal!

Extra rood kan geen kwaad

The post Drone leert van de hommel appeared first on Resource online.