I ricercatori creano un occhio composto basato sugli insetti

I ricercatori dell'Università di Tianjin in Cina hanno sviluppato un occhio composto di ispirazione biologica di nuova creazione. Verrà utilizzato per aiutare gli scienziati a comprendere meglio come gli insetti usano i loro occhi composti per percepire oggetti e traiettorie molto velocemente. I ricercatori stanno anche studiando come usarlo con una fotocamera per creare sistemi di localizzazione 3D per robot, auto a guida autonoma e veicoli aerei senza pilota. 

Il nuovo occhio composto bio-ispirato è stato riportato sulla rivista Optical Society (OSA). Lettere di ottica. Sembra sia un insetto che funziona come tale. Gli occhi composti degli insetti sono costituiti da centinaia a migliaia di ommatidi, o unità ripetitive. Ognuno di loro agisce come un recettore visivo separato. 

Le Song, un membro del gruppo di ricerca, ha parlato del nuovo progetto. 

"Imitare il sistema di visione degli insetti ci ha portato a credere che potrebbero rilevare la traiettoria di un oggetto in base all'intensità della luce proveniente da quell'oggetto piuttosto che utilizzare immagini precise come la visione umana", ha detto Le Song. "Questo metodo di rilevamento del movimento richiede meno informazioni, consentendo all'insetto di reagire rapidamente a una minaccia".

I ricercatori hanno creato 169 microlenti sulla superficie dell'occhio composto attraverso un metodo chiamato tornitura a diamante a punto singolo. La microlente aveva un raggio di circa 1 mm e questo creava un componente di circa 20 mm. È stato in grado di rilevare oggetti da un campo visivo di 90 gradi. 

Uno dei problemi che i ricercatori incontrano durante la creazione di un occhio composto è che i rilevatori di immagini rimangono piatti mentre la superficie dell'occhio composto è curva. Hanno aggirato questo problema posizionando una guida luminosa tra la lente curva e un rilevatore di immagini. In questo modo, il team è stato in grado di consentire al componente di ricevere uniformemente la luce da diverse angolazioni. 

"Questa capacità di ricezione della luce uniforme del nostro occhio composto bio-ispirato è più simile agli occhi composti biologici e imita meglio il meccanismo biologico rispetto ai precedenti tentativi di replicare un occhio composto", ha affermato Song.

Quando si tratta di misurare la traiettoria 3D, i ricercatori hanno messo delle griglie su ciascun occhiello dell'occhio composto per aiutare a rilevare la posizione. Le sorgenti luminose a LED sono state quindi posizionate a distanze e direzioni diverse. L'occhio composto ha utilizzato un algoritmo per calcolare la posizione 3D dei LED utilizzando la posizione e l'intensità della luce. 

L'occhio composto è stato in grado di rilevare molto rapidamente la posizione 3D di un oggetto. L'unico problema era che quando le sorgenti luminose erano lontane, la precisione della posizione si riduceva. Questo potrebbe essere il motivo per cui la maggior parte degli insetti è miope. 

"Questo progetto ci ha permesso di dimostrare che l'occhio composto può identificare la posizione di un oggetto in base alla sua luminosità, anziché attraverso un complesso processo di elaborazione delle immagini", ha affermato Song. "Questo meccanismo altamente sensibile si adatta molto bene alla capacità di elaborazione cerebrale degli insetti e li aiuta a evitare i predatori".

I ricercatori ritengono che, poiché questo nuovo occhio composto può rilevare la posizione 3D di un oggetto, potrebbe essere utilizzato per piccoli robot che richiedono un rilevamento rapido da sistemi leggeri. Questa nuova tecnologia può anche aiutare gli scienziati a comprendere meglio gli insetti. 

Il prossimo passo per gli scienziati è inserire l'algoritmo di localizzazione in diverse piattaforme, come i circuiti integrati, in modo che il sistema possa essere utilizzato in altri dispositivi. Vogliono anche essere in grado di produrre in serie gli occhi composti per ridurre i costi.