Piccole telecamere robotiche offrono una vista in prima persona degli insetti

Molte persone nel corso delle generazioni sono state curiose dei punti di vista degli insetti e degli organismi piccoli, che sono spesso ritratti nei film. Tuttavia, questo non è mai stato possibile dimostrare nella vita reale, fino ad ora.

I ricercatori dell’Università di Washington hanno creato una telecamera wireless orientabile che può essere posizionata sulla schiena di un insetto, portando quel punto di vista al mondo.

Telecamera per insetti

La telecamera sulla schiena dell’insetto può trasmettere video a un telefono cellulare a 1-5 fotogrammi al secondo e si trova su un braccio meccanico che consente una rotazione di 60 gradi. La tecnologia fornisce riprese ad alta risoluzione e panoramiche, nonché la possibilità di tracciare oggetti in movimento.

L’intero sistema pesa circa 250 milligrammi e è stato testato sulla schiena di scarafaggi vivi e robot delle dimensioni di un insetto.

Il lavoro è stato pubblicato il 15 luglio su Science Robotics.

Shyam Golakota è l’autore senior e professore associato alla Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering dell’Università di Washington.

“Abbiamo creato un sistema di telecamera wireless a basso consumo e a basso peso che può catturare una vista in prima persona di ciò che sta accadendo da un insetto vivo o creare una visione per piccoli robot” ha detto Golakota. “La visione è così importante per la comunicazione e la navigazione, ma è estremamente difficile farlo a una scala così piccola. Di conseguenza, prima del nostro lavoro, la visione wireless non era possibile per piccoli robot o insetti.”

Telecamere per smartphone

Ci sono alcune ragioni per cui i ricercatori hanno dovuto creare una nuova telecamera invece di utilizzare quelle piccole già presenti negli smartphone. Quelle attualmente utilizzate sono considerate leggere, ma le batterie necessarie le renderebbero troppo pesanti per essere posizionate sulla schiena degli insetti.

Sawyer Fuller è coautore e professore assistente di ingegneria meccanica all’Università di Washington.

“Simile alle telecamere, la visione negli animali richiede molta potenza” ha detto Fuller. “È meno importante nelle creature più grandi come gli esseri umani, ma le mosche utilizzano il 10-20% della loro energia di riposo solo per alimentare il loro cervello, la maggior parte del quale è dedicata all’elaborazione visiva. Per aiutare a ridurre i costi, alcune mosche hanno una piccola regione ad alta risoluzione dei loro occhi composti. Ruotano la testa per orientare dove vogliono vedere con maggiore chiarezza, come per inseguire una preda o un compagno. Ciò risparmia energia rispetto ad avere un’alta risoluzione su tutto il campo visivo.”

Modellato sulla natura

La telecamera appena sviluppata è stata ispirata dalla natura e i ricercatori hanno utilizzato una telecamera in bianco e nero a ultra-basso consumo per mimare la visione di un animale. La telecamera può muoversi su un campo di vista con l’aiuto del braccio meccanico, che è controllato dal team applicando un’alta tensione, facendo piegare e muovere la telecamera.

La telecamera e il braccio possono essere controllati via Bluetooth da uno smartphone fino a 120 metri di distanza.

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Test della telecamera

I ricercatori hanno testato la telecamera su due tipi diversi di scarafaggi, che sono sopravvissuti per almeno un anno dopo l’esperimento.

“Ci siamo assicurati che gli scarafaggi potessero muoversi correttamente quando trasportavano il nostro sistema” ha detto Ali Najafi, coautore principale e dottorando in ingegneria elettrica e informatica all’Università di Washington. “Sono stati in grado di muoversi liberamente attraverso ghiaia, su una collina e addirittura arrampicarsi sugli alberi.”

“Abbiamo aggiunto un piccolo accelerometro al nostro sistema per poter rilevare quando lo scarafaggio si muove. Quindi cattura immagini solo durante quel tempo” ha detto Iyer. “Se la telecamera trasmette continuamente senza questo accelerometro, potremmo registrare uno o due ore prima che la batteria si esaurisca. Con l’accelerometro, possiamo registrare per sei ore o più, a seconda del livello di attività dello scarafaggio.”

Secondo i ricercatori, questa tecnologia potrebbe essere applicata nelle aree di biologia e esplorazione e sperano che le future versioni siano alimentate da energia solare. Tuttavia, il team riconosce che potrebbero sorgere alcune preoccupazioni sulla privacy a causa di questa tecnologia.

“Come ricercatori, crediamo fermamente che sia davvero importante mettere le cose nel dominio pubblico in modo che le persone siano a conoscenza dei rischi e in modo che le persone possano iniziare a trovare soluzioni per affrontarli” ha detto Gollakota.