Vědci vytvořili složitýcompound oko inspirovaný hmyzem

Vědci z Tianjin University v Číně vyvinuli nově vytvořené biologicky inspirované složité oko. Bude použito k pomoci vědcům lépe pochopit, jak hmyz používá svá složitá oko k vnímání objektů a trajektorií extrémně rychle. Vědci také zkoumají, jak jej použít s kamerou k vytvoření 3D lokalizačních systémů pro roboty, samořiditelná vozidla a bezpilotní letouny.

Nové bio-inspirované složité oko bylo popsáno v časopise Optical Society (OSA) Optics Letters. Má podobu hmyzu a funguje jako on. Složitá oko hmyzu se skládá z stovek až tisíců ommatidií, nebo opakujících se jednotek. Každá z nich funguje jako samostatný vizuální receptor.

Le Song, člen výzkumného týmu, hovořil o novém projektu.

“Napodobování vizuálního systému hmyzu nás vedlo k myšlence, že hmyz může detekovat trajektorii objektu na základě intenzity světla z tohoto objektu, spíše než pomocí přesných obrazů, jako je lidské vidění,” řekl Le Song. “Tato metoda detekce pohybu vyžaduje méně informací, což umožňuje hmyzu rychle reagovat na hrozbu.”

Vědci vytvořili 169 mikročoček na povrchu složitého oka pomocí metody nazvané single point diamond turning. Mikročočka měla poloměr kolem 1 mm a vytvořila komponentu o velikosti asi 20 mm. Byla schopna detekovat objekty z 90stupňového úhlu pohledu.

Jednou z problémů, se kterými se vědci setkávají při vytváření složitých očí, je, že obrazové detektory zůstávají ploché, zatímco povrch složitých očí je zakřivený. Tento problém vyřešili umístěním světlovodu mezi zakřivenou čočkou a obrazovým detektorem. Tímto způsobem umožnili komponentě přijímat světlo z různých úhlů rovnoměrně.

“Tato schopnost rovnoměrného přijímání světla našeho bio-inspirovaného složitých očí je více podobná biologickým složitým očím a lépe napodobuje biologický mechanismus než předchozí pokusy o replikaci složitých očí,” řekl Song.

Při měření 3D trajektorie umístili vědci mřížky na každé očko složitých očí, aby pomohli detekovat polohu. LED světelné zdroje byly umístěny ve různých vzdálenostech a směrech. Složité oko použilo algoritmus k výpočtu 3D polohy LED pomocí polohy a intenzity světla.

Složité oko bylo schopno detekovat 3D polohu objektu velmi rychle. Jediným problémem bylo, že když byly světelné zdroje daleko, přesnost polohy se snížila. To může být důvodem, proč je většina hmyzu krátkozraká.

“Tento design nám umožnil prokázat, že složité oko může identifikovat polohu objektu na základě jeho jasu, spíše než pomocí komplexního obrazového procesu,” řekl Song. “Tento vysoce citlivý mechanismus se velmi dobře hodí pro zpracování mozku hmyzu a pomáhá jim vyhnout se predátorům.”

Vědci se domnívají, že protože toto nové složité oko může detekovat 3D polohu objektu, může být použito pro malé roboty, které vyžadují rychlou detekci z lehkých systémů. Tato nová technologie může také pomoci vědcům lépe pochopit hmyz.

Dalším krokem pro vědce je umístit lokalizační algoritmus do různých platforem, jako jsou integrované obvody, aby systém mohl být použit v jiných zařízeních. Chtějí také být schopni hromadně vyrábět složitá oka, aby snížili náklady.