Tiny Robotic Kameras giver første-persons synspunkt på insekter

Mange mennesker gennem generationer har været nysgerrige efter insekters og små organismer synspunkter, som ofte bliver portrætteret i film. Men dette har aldrig kunnet demonstreres i virkeligheden, indtil nu.

Forskere ved University of Washington har skabt en trådløs styrbare kamera, der kan placeres på ryggen af en insekt, og bringer dette synspunkt til verden.

Insekt Kamera

Kameraet på insektets ryg kan streame video til en smartphone i 1 til 5 billeder i sekundet, og det er placeret på en mekanisk arm, der tillader en 60-graders sving. Teknologien giver højopløste, panoramiske billeder, samt muligheden for at spore bevægelige objekter.

Hele systemet vejer omkring 250 milligram, og det blev demonstreret på ryggen af levende bæller og insekt-størrelse robotter.

Arbejdet blev publiceret den 15. juli i Science Robotics.

Shyam Golakota er seniorforfatter og en UW-adjunktprofessor på Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering.

“Vi har skabt et lavstrøms-, lavvægts-, trådløst kamera-system, der kan fange et første-persons synspunkt på, hvad der sker fra en rigtig levende insekt eller skabe syn for små robotter” sagde Golakota. “Syn er så vigtigt for kommunikation og navigation, men det er ekstremt udfordrende at gøre det på så lille en skala. Som resultat af vores arbejde har trådløs syn ikke været muligt for små robotter eller insekter før.”

Smartphone Kameras

Der er flere grunde til, at forskerne måtte komme med en ny kamera i stedet for at bruge de små, der allerede findes i smartphones. De nuværende kameraer anses for at være letvægts, men batterierne, der kræves, ville gøre dem for tunge til at placere på insekters ryg.

Sawyer Fuller er medforfatter og en UW-adjunktprofessor i mekanisk ingeniørvidenskab.

“Ligesom kameraer kræver syn i dyr meget strøm,” sagde Fuller. “Det er mindre af en stor sag i større dyr som mennesker, men fluer bruger 10 til 20% af deres hvileenergi bare til at strømme deres hjerner, som mest er dedikeret til visuel proces. For at hjælpe med at reducere omkostningerne har nogle fluer en lille, højopløst region af deres sammensatte øjne. De drejer deres hoveder for at styre, hvor de vil se med ekstra klarethed, såsom for at jagte bytte eller en mage. Dette sparer strøm over at have høj opløsning over hele deres visuelle felt.”

Modelleret Efter Naturen

Det nyligt udviklede kamera blev inspireret af naturen, og forskerne brugte et ultra-lavstrøms sort-hvidt kamera for at efterligne et dyr syn. Kameraet kan bevæge sig over et synsfelt med hjælp af den mekaniske arm, der styres af teamet ved at anvende en høj spænding, der får armen til at bøje og flytte kameraet.

Kameraet og armen kan styres via Bluetooth fra en smartphone op til 120 meter væk.

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

Test af Kameraet

Forskerne testede kameraet på to forskellige typer bæller, som endte med at leve i mindst et år efter eksperimentet.

“Vi sikrede os, at bællerne kunne bevæge sig ordentligt, når de bar vores system,” sagde Ali Najafi, medforfatter og UW-doktorand i elektro- og computeringeniørvidenskab. “De kunne navigere frit over grus, op ad en skråning og endda klatre træer.”

“Vi tilføjede en lille accelerometer til vores system for at kunne registrere, når bællen bevægede sig. Så det kun optager billeder under den tid,” sagde Iyer. “Hvis kameraet bare kontinuerligt strømmer uden denne accelerometer, kunne vi optage i 1 til 2 timer, før batteriet døde. Med accelerometer kunne vi optage i 6 timer eller mere, afhængigt af bællens aktivitet.”

Ifølge forskerne kan denne teknologi blive anvendt i områderne biologi og udforskning, og de håber, at fremtidige versioner kan blive solcelledrevne. Men teamet erkender, at visse privatlivsproblemer kan opstå på grund af teknologien.

“Som forskere tror vi stærkt på, at det er vigtigt at lægge tingene i offentlighedens domæne, så folk er bekendt med risikoen og kan begynde at finde løsninger for at tackle dem,” sagde Gollakota.