Miniaturní robotické kamery poskytují pohled z první osoby hmyzu

Mnozí lidé po generace byli zvědaví na pohledy hmyzu a malých organismů, které jsou často zobrazovány ve filmech. Avšak toto nebylo nikdy možné demonstrovat v reálném životě, až do teď.

Výzkumníci na University of Washington vytvořili bezdrátovou řiditelnou kameru, která je schopná být umístěna na záda hmyzu, a tím přinést tento pohled do světa.

Kamera hmyzu

Kamera na zádech hmyzu může streamovat video na smartphone v rozmezí 1 až 5 snímků za sekundu a je umístěna na mechanické rameni, které umožňuje 60stupňový pohyb. Tato technologie poskytuje vysokorozlišené, panoramatické záběry, stejně jako možnost sledovat pohyblivé objekty.

Celý systém váží kolem 250 miligramů a byl demonstrován na zádech živých brouků a robotů velikosti hmyzu.

Práce byla publikována 15. července ve Science Robotics.

Shyam Golakota je hlavní autor a asociativní profesor na Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering.

“Vytvořili jsme nízkoenergetický, nízkohmotnostní, bezdrátový kamerový systém, který může zachytit pohled z první osoby toho, co se děje z pohledu skutečného živého hmyzu nebo vytvořit vidění pro malé roboty” řekl Golakota. “Vidění je tak důležité pro komunikaci a navigaci, ale je extrémně náročné to udělat v tak malé škále. Jako výsledek, před naší prací, bezdrátové vidění nebylo možné pro malé roboty nebo hmyz.”

Kamery smartphone

Existuje několik důvodů, proč výzkumníci museli vytvořit novou kameru místo použití těch malých, které jsou目前 používány v smartphonech. Ty současné jsou považovány za lehké, ale baterie, které jsou vyžadovány, by je činily příliš těžkými, aby byly umístěny na zádech hmyzu.

Sawyer Fuller je spoluautor a asistent profesora mechanického inženýrství.

“Podobně jako kamery, vidění u zvířat vyžaduje banyak energie,” řekl Fuller. “To není takový problém u větších tvorů, jako jsou lidé, ale muchy používají 10 až 20 % své energie v klidu jen na napájení svých mozků, z nichž většina je věnována zpracování vidění. Abychom snížili náklady, některé muchy mají malou, vysokorozlišenou oblast svých složených očí. Otáčejí svými hlavami, aby směrovaly, kam chtějí vidět s extra jasností, jako je například při pronásledování kořisti nebo partnera. To šetří energii oproti tomu, aby měly vysokou rozlišitelnost po celém svém zorném poli.”

Modelované podle přírody

Nově vyvinutá kamera byla inspirována přírodou a výzkumníci použili ultra-nízkoenergetickou černobílou kameru, aby napodobili vidění zvířat. Kamera se může pohybovat napříč zorným polem s pomocí mechanického ramene, které je ovládáno týmem aplikací vysokého napětí, což způsobuje, že se rameno ohýbá a kamera se pohybuje.

Kamera a rameno mohou být ovládány prostřednictvím Bluetooth z smartphone do vzdálenosti 120 metrů.

https://www.youtube.com/watch?v=115BGUZopHs&feature=emb_logo

Testování kamery

Výzkumníci otestovali kameru na dvou typech brouků, kteří přežili alespoň rok po experimentu.

“Ujistili jsme se, že brouci mohli stále pohybovat, když nosili náš systém,” řekl Ali Najafi, spoluautor a doktorand na University of Washington. “Byli schopni pohybovat se volně po štěrku, nahoru po svahu a dokonce vylézt na stromy.”

“Přidali jsme malý akcelerometr do našeho systému, abychom mohli detekovat, kdy se brouk pohybuje. Poté zachycujeme pouze snímky během té doby,” řekl Iyer. “Pokud kamera pouze nepřetržitě streamuje bez tohoto akcelerometru, mohli bychom nahrát jeden až dva hodiny, než by baterie zemřela. S akcelerometrem mohli jsme nahrát šest hodin nebo více, v závislosti na úrovni aktivity brouka.”

Podle výzkumníků může být tato technologie aplikována v oblastech biologie a průzkumu a doufají, že budoucí verze budou solárně poháněné. Avšak tým si uvědomuje, že určitá bezpečnostní rizika mohou vzniknout v důsledku této technologie.

“Jako výzkumníci silně věříme, že je opravdu důležité umístit věci do veřejného prostoru, aby lidé byli vědomi rizik a mohli začít vyvíjet řešení, aby je řešili,” řekl Gollakota.