Ricercatori creano un occhio composto basato su insetti

I ricercatori dell’Università di Tianjin in Cina hanno sviluppato un nuovo occhio composto biologicamente ispirato. Sarà utilizzato per aiutare gli scienziati a comprendere meglio come gli insetti utilizzano i loro occhi composti per rilevare oggetti e traiettorie estremamente veloci. I ricercatori stanno anche esplorando come utilizzarlo 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 segnalato sulla rivista Optical Society (OSA) Optics Letters. Sia per l’aspetto che per il funzionamento, è simile a un insetto. Gli occhi composti degli insetti sono costituiti da centinaia o migliaia di ommatidii, o unità ripetute. Ognuna di esse agisce come un recettore visivo separato.

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

“Imitare il sistema visivo 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 single point diamond turning. La microlente aveva un raggio di circa 1mm, e ciò ha creato un componente di circa 20mm. È stato in grado di rilevare oggetti da un campo visivo di 90 gradi.

Uno dei problemi che i ricercatori incontrano quando creano un occhio composto è che i rilevatori di immagini rimangono piatti mentre la superficie dell’occhio composto è curva. Hanno risolto questo problema posizionando una guida luminosa tra la lente curva e un rilevatore di immagini. Facendo ciò, il team è stato in grado di abilitare il componente a ricevere la luce da angoli diversi in modo uniforme.

“La capacità di ricezione della luce uniforme del nostro occhio composto bio-ispirato è più simile agli occhi composti biologici e migliora la replica del meccanismo biologico rispetto ai precedenti tentativi di replicare un occhio composto”, ha detto Song.

Quando si tratta di misurare la traiettoria 3D, i ricercatori hanno applicato griglie su ogni occhio dell’occhio composto per aiutare a rilevare la posizione. Sono state posizionate fonti di luce LED a diverse distanze e direzioni. L’occhio composto ha utilizzato un algoritmo per calcolare la posizione 3D delle LED utilizzando la posizione e l’intensità della luce.

L’occhio composto è stato in grado di rilevare la posizione 3D di un oggetto molto rapidamente. L’unico problema è stato che quando le fonti di luce erano lontane, la precisione della posizione si è ridotta. Ciò potrebbe essere il motivo per cui la maggior parte degli insetti è miopica.

“Questo design ci ha permesso di dimostrare che l’occhio composto può identificare la posizione di un oggetto in base alla sua luminosità invece di un processo di immagine complesso”, ha detto Song. “Questo meccanismo altamente sensibile si adatta molto bene alla capacità di elaborazione del cervello 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 una rilevazione rapida da sistemi leggeri. Questa nuova tecnologia può anche aiutare gli scienziati a comprendere meglio gli insetti.

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