Investigadores Crean Ojo Compuesto Basado en Insectos

Investigadores de la Universidad de Tianjin en China han desarrollado un ojo compuesto biológicamente inspirado recién creado. Se utilizará para ayudar a los científicos a comprender mejor cómo los insectos utilizan sus ojos compuestos para detectar objetos y trayectorias extremadamente rápido. Los investigadores también están explorando cómo utilizarlo con una cámara para crear sistemas de ubicación 3D para robots, coches autónomos y vehículos aéreos no tripulados.

El nuevo ojo compuesto bio-inspirado se informó en la revista de la Sociedad Óptica (OSA) Optics Letters. Tanto se parece a un insecto como funciona como uno. Los ojos compuestos de los insectos consisten en cientos o miles de ommatidios, o unidades repetidas. Cada uno de ellos actúa como un receptor visual separado.

Le Song, un miembro del equipo de investigación, habló sobre el nuevo proyecto.

“Imitar el sistema de visión de los insectos nos ha llevado a creer que pueden detectar la trayectoria de un objeto basándose en la intensidad de la luz que proviene de ese objeto, en lugar de utilizar imágenes precisas como la visión humana”, dijo Le Song. “Este método de detección de movimiento requiere menos información, lo que permite al insecto reaccionar rápidamente a una amenaza”.

Los investigadores crearon 169 microlentes en la superficie del ojo compuesto a través de un método llamado torneado de diamante de un solo punto. La microlente tenía un radio de aproximadamente 1 mm, y esto creó un componente que era de aproximadamente 20 mm. Fue capaz de detectar objetos desde un campo de visión de 90 grados.

Uno de los problemas que enfrentan los investigadores al crear un ojo compuesto es que los detectores de imagen permanecen planos mientras que la superficie del ojo compuesto es curva. Lo solucionaron colocando una guía de luz entre la lente curva y el detector de imagen. Al hacerlo, el equipo pudo permitir que el componente recibiera luz de diferentes ángulos de manera uniforme.

“La capacidad de recibir luz de manera uniforme de nuestro ojo compuesto bio-inspirado es más similar a los ojos compuestos biológicos y mejor imita el mecanismo biológico que los intentos anteriores de replicar un ojo compuesto”, dijo Song.

Al medir la trayectoria 3D, los investigadores colocaron rejillas en cada ojo del ojo compuesto para ayudar a detectar la ubicación. Luego, colocaron fuentes de luz LED a diferentes distancias y direcciones. El ojo compuesto utilizó un algoritmo para calcular la ubicación 3D de las fuentes de luz LED utilizando la ubicación y la intensidad de la luz.

El ojo compuesto pudo detectar la ubicación 3D de un objeto muy rápidamente. El único problema fue que cuando las fuentes de luz estaban lejos, la precisión de la ubicación se redujo. Esto podría ser la razón por la que la mayoría de los insectos son miopes.

“Este diseño nos permitió demostrar que el ojo compuesto podría identificar la ubicación de un objeto basándose en su brillo en lugar de un proceso de imagen complejo”, dijo Song. “Este mecanismo altamente sensible se adapta muy bien a la capacidad de procesamiento del cerebro de los insectos y les ayuda a evitar depredadores”.

Los investigadores creen que, dado que este nuevo ojo compuesto puede detectar la ubicación 3D de un objeto, podría ser utilizado para pequeños robots que requieren una detección rápida desde sistemas ligeros. Esta nueva tecnología también puede ayudar a los científicos a comprender mejor a los insectos.

El próximo paso para los científicos es poner el algoritmo de localización en diferentes plataformas, como circuitos integrados, para que el sistema pueda ser utilizado en otros dispositivos. También quieren poder producir en masa los ojos compuestos para reducir el costo.