小型ロボットカメラが昆虫の第一人称視点を実現

多くの人々が、映画で描かれるように、昆虫や小さな生物の視点について興味を持ってきました。しかし、これまで実現できませんでした。

ワシントン大学の研究者は、昆虫の背中に置くことができるワイヤレスの可動カメラを開発し、その視点を世界に紹介しました。

昆虫カメラ

昆虫の背中に置かれたカメラは、1〜5フレーム/秒の速度でスマートフォンにビデオをストリーミングできます。また、60度のピボットが可能な機械アームに設置されており、高解像度のパノラマショットや動く物体の追跡が可能です。

システム全体の重量は約250ミリグラムで、生きたカブトムシや昆虫サイズのロボットの背中に実験しました。

この研究は、2020年7月15日にScience Robotics.に掲載されました。

Shyam Golakotaは、シニアオーサーであり、ワシントン大学のPaul G. Allen School of Computer Science & Engineeringの准教授です。

“私たちは、実際の生きた昆虫や小さなロボットの第一人称視点を捉えることができる、低電力、低重量、ワイヤレスのカメラシステムを作成しました。”とGolakotaは述べました。“視覚はコミュニケーションやナビゲーションにとって非常に重要ですが、小さなスケールで実現することは非常に困難です。したがって、私たちの研究以前は、小さなロボットや昆虫ではワイヤレスビジョンは不可能でした。”

スマートフォンカメラ

研究者が新しいカメラを開発しなければならなかった理由は、いくつかあります。現在スマートフォンに使用されている小さなカメラは軽量ですが、必要なバッテリーの重量が昆虫の背中に置くには重すぎます。

Sawyer Fullerは共同著者であり、ワシントン大学の機械工学の准教授です。

“動物の視覚も多くの電力を必要とします。”とFullerは述べました。“人間のような大きな生物ではそれほど問題ではありませんが、ハエは休息時のエネルギーの10〜20％を脳に費やしており、ほとんどが視覚処理に費やされています。コストを削減するために、ハエは複眼の小さな高解像度領域を持っています。彼らは頭を回して、より明確に見たい場所を向きます。例えば、獲物や交尾相手を追うときです。これは、全視野に高解像度を持つよりも電力を節約できます。”

自然に倣う

新しく開発されたカメラは自然に倣っています。研究者は、動物の視覚を模倣するために、超低電力の白黒カメラを使用しました。カメラは、機械アームの助けを借りて、視野を横に移動させることができます。アームは、チームが高電圧を適用して曲げ、カメラを動かすことで制御できます。

カメラとアームは、スマートフォンから120メートル離れてもBluetoothで制御できます。

https://www.youtube.com/watch?v=115BGUZopHs&feature=emb_logo

カメラのテスト

研究者は、2種類のカブトムシにカメラをテストしました。カブトムシは実験後、少なくとも1年間生存しました。

“私たちは、カブトムシがシステムを背負った状態で正常に動くことができるようにしました。”とAli Najafi、共同第一著者であり、ワシントン大学の電気・コンピュータ工学の博士課程の学生は述べました。“彼らは自由に動き回り、砂利の上を走り、坂を登り、甚至木に登ることができました。”

“私たちは、小さな加速度計をシステムに追加して、カブトムシが動いたときに検出できるようにしました。そうすれば、カブトムシが動いているときにのみ画像をキャプチャできます。”Iyerは述べました。“加速度計なしでカメラを常にストリーミングする場合、バッテリーが切れるまでに1〜2時間程度の記録しかできません。加速度計を使用することで、カブトムシの活動レベルに応じて6時間以上の記録が可能になります。”

研究者によると、この技術は、生物学や探索などの分野で応用できます。彼らは、将来的には太陽電池で動くバージョンを希望しています。しかし、チームは、この技術によってプライバシーに関する懸念が生じる可能性があることも認識しています。

“研究者として、私たちは、リスクを認識し、解決策を開発するために、技術を一般に公開することが非常に重要であると強く信じています。”とGollakotaは述べました。