Cámaras robóticas diminutas ofrecen una vista en primera persona de los insectos

Muchas personas a lo largo de las generaciones han estado curiosas sobre la perspectiva de los insectos y los organismos pequeños, que a menudo se representan en las películas. Sin embargo, esto nunca ha podido demostrarse en la vida real, hasta ahora.

Los investigadores de la Universidad de Washington han creado una cámara inalámbrica y dirigible que puede colocarse en la parte posterior de un insecto, llevando esa perspectiva al mundo.

Cámara de insectos

La cámara en la parte posterior del insecto puede transmitir video a un teléfono inteligente a 1 a 5 fotogramas por segundo, y se coloca en un brazo mecánico que permite un giro de 60 grados. La tecnología proporciona imágenes de alta resolución y panorámicas, así como la posibilidad de rastrear objetos en movimiento.

El sistema completo pesa alrededor de 250 miligramos, y se demostró en la parte posterior de escarabajos vivos y robots del tamaño de un insecto.

El trabajo se publicó el 15 de julio en Science Robotics.

Shyam Golakota es el autor principal y profesor asociado de la Universidad de Washington en la Escuela de Ciencias y Ingeniería de Computación Paul G. Allen.

“Hemos creado un sistema de cámara inalámbrico de baja potencia y bajo peso que puede capturar una vista en primera persona de lo que está sucediendo desde un insecto vivo real o crear visión para robots pequeños”, dijo Golakota. “La visión es muy importante para la comunicación y la navegación, pero es extremadamente desafiante hacerlo a una escala tan pequeña. Como resultado, antes de nuestro trabajo, la visión inalámbrica no ha sido posible para robots pequeños o insectos”.

Cámaras de teléfonos inteligentes

Hay algunas razones por las que los investigadores tuvieron que crear una cámara nueva en lugar de utilizar las pequeñas que se utilizan actualmente en los teléfonos inteligentes. Esas cámaras se consideran ligeras, pero las baterías necesarias las harían demasiado pesadas para colocarlas en la parte posterior de los insectos.

Sawyer Fuller es coautor y profesor asistente de ingeniería mecánica de la Universidad de Washington.

“Al igual que las cámaras, la visión en los animales requiere mucha potencia”, dijo Fuller. “Es menos importante en criaturas más grandes como los humanos, pero las moscas utilizan del 10 al 20% de su energía en reposo solo para alimentar sus cerebros, la mayor parte de los cuales se dedica al procesamiento visual. Para ayudar a reducir el costo, algunas moscas tienen una pequeña región de alta resolución en sus ojos compuestos. Giran la cabeza para dirigir hacia donde quieren ver con mayor claridad, como para perseguir presas o una pareja. Esto ahorra energía en lugar de tener alta resolución en todo su campo visual”.

Modelada según la naturaleza

La cámara recién desarrollada se inspiró en la naturaleza, y los investigadores utilizaron una cámara en blanco y negro de ultra baja potencia para imitar la visión de un animal. La cámara puede moverse a través de un campo de visión con la ayuda del brazo mecánico, que se controla aplicando una alta tensión, lo que hace que el brazo se doble y mueva la cámara.

La cámara y el brazo pueden controlarse a través de Bluetooth desde un teléfono inteligente a una distancia de hasta 120 metros.

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Probando la cámara

Los investigadores probaron la cámara en dos tipos diferentes de escarabajos, que sobrevivieron al menos un año después del experimento.

“Nos aseguramos de que los escarabajos pudieran moverse correctamente cuando llevaban nuestro sistema”, dijo Ali Najafi, coautor principal y estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica y de computación de la Universidad de Washington. “Pudieron navegar libremente sobre grava, subir una pendiente e incluso subir árboles”.

“Agregamos un pequeño acelerómetro a nuestro sistema para poder detectar cuándo el escarabajo se mueve. Luego solo captura imágenes durante ese tiempo”, dijo Iyer. “Si la cámara está transmitiendo continuamente sin este acelerómetro, podríamos grabar una o dos horas antes de que la batería se agote. Con el acelerómetro, podríamos grabar durante seis horas o más, dependiendo del nivel de actividad del escarabajo”.

Según los investigadores, esta tecnología podría aplicarse en las áreas de biología y exploración, y esperan que las versiones futuras sean alimentadas por energía solar. Sin embargo, el equipo reconoce que pueden surgir ciertas preocupaciones sobre la privacidad debido a la tecnología.

“Como investigadores, creemos firmemente que es muy importante poner las cosas en el dominio público para que la gente sea consciente de los riesgos y para que la gente pueda comenzar a encontrar soluciones para abordarlos”, dijo Gollakota.