小型ロボットカメラが昆虫の視点を初めて実現

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たちは、昆虫の背中に取り付けられ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

昆虫の背中に取り付けられたカメラは、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取り付けられており、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、実験では生きたカブトムシや昆虫サイズのロボットの背中に取り付けられました。

この研究は、7月15日にScience Roboticsに掲載されました。

Shyam Gollakotaは、主な著者であり、ワシントン大学のコンピューターサイエンスおよびエンジニアリングの准教授です。

「低電力、低重量、ワイヤレスのカメラシステムを開発し、実際の生きた昆虫または小さなロボットの視点を捉えることができます」とGollakota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非常に重要ですが、小さなスケールでは非常に困難です。したがって、以前は小さなロボットや昆虫のための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

研究者たちは、新しいカメラを開発する必要があったのです。なぜなら、現在スマートフォンに使用されている小さなカメラは、昆虫の背中に取り付けるときに必要なバッテリーの重量が大きすぎるからです。

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

「カメラと同様に、動物の視覚には多くの電力が必要です」とFullerは述べました。「人間のような大きな生物では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、ハエは小さな高解像度の複眼を持っています。彼らは頭を回して、より明確に見るために、獲物や交尾相手を追跡します。これは、全視野に高解像度を持つよりも電力を節約します。」

自然に基づいた設計

新しく開発されたカメラは自然に基づいて設計されており、研究者たち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移動させることができ、チームが高電圧を適用してアームを曲げ、カメラを動かすことができます。

カメラとアームは、スマートフォンから120メートル離れた場所から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

研究者たちは、カメラを2種類のカブトムシに取り付け、実験後に少なくとも1年間生存したことがわかりました。

「私たちは、カブトムシがシステムを背負った状態で自由に動くことができるようにしました」と、共同筆頭著者であり、ワシントン大学の電気・コンピューターエンジニアリングの博士課程の学生であるAli Najafiは述べました。「彼らは砂利の上を移動したり、斜面を上ったり、木に登ったりす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知できるようにしました。そうすると、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」とIyerは述べました。「加速度計がなければ、カメラは連続してストリーミングし、バッテリーが1〜2時間で切れます。加速度計を使用すると、カブトムシの活動レベルに応じて6時間以上記録できます。」

研究者によると、この技術は生物学や探索の分野で応用できる可能性があり、将来的には太陽電池で動作する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生じる可能性のあるプライバシーに関する懸念を認識しています。

「私たちとしては、研究者として、リスクを認識し、解決策を提案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。