곤충 기반의 복합눈을 개발한 연구자들

중국 Tianjin University의 연구자들은 생물학적으로 영감을 받은 새로운 복합눈을 개발했습니다. 이것은 과학자들이 곤충이 어떻게 복합눈을 사용하여 물체와 궤적을 매우 빠르게 감지하는지 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 연구자들은 또한 이를 카메라와 결합하여 로봇, 자율 주행 자동차, 무인 항공기용 3D 위치 시스템을 생성하는 방법을 연구하고 있습니다.

새로운 바이오启発 복합눈은 Optical Society (OSA) 저널 Optics Letters에 보고되었습니다. 이것은 곤충과 비슷하게 생겼으며 곤충과 같은 방식으로 작동합니다. 곤충의 복합눈은 수백 개에서 수천 개의 ommatidia 또는 반복 단위로 구성되어 있습니다. 각 단위는 별도의 시각 수용기として 작동합니다.

연구 팀의 일원인 Le Song은 새로운 프로젝트에 대해 말했다.

“곤충의 시각 시스템을 모방함으로써 우리는 곤충이 물체의 궤적을 물체에서 오는 빛의 강도에 따라 감지할 수 있으며, 인간의 시각과 같은 정교한 이미지보다는 더 빠르게 반응할 수 있음을 알게 되었습니다. 이 운동 감지 방법은 정보를 덜 요구하므로 곤충이 위협에 빠르게 반응할 수 있습니다.”

연구자들은 단일 점 다이아몬드 터닝이라는 방법을 통해 복합눈의 표면에 169개의 미세 렌즈를 생성했습니다. 미세 렌즈의 반지름은 약 1mm였으며, 이는 약 20mm인 구성 요소를 생성했습니다. 90도 필드의 물체를 감지할 수 있었습니다.

연구자들이 복합눈을 생성할 때 발생하는 문제 중 하나는 이미지 감지기가 평면을 유지하는 반면 복합눈의 표면은 곡선이라는 것입니다. 이를 해결하기 위해 곡선 렌즈와 이미지 감지기 사이에 광 가이드를 배치했습니다. 이렇게 함으로써 팀은 구성 요소가 다양한 각도에서 균일하게 빛을 받을 수 있도록 할 수 있었습니다.

“우리의 바이오启発 복합눈의 균일한 빛 수신 능력은 이전의 복합눈 복제 시도보다 생물학적 복합눈과 더 유사하며 생물학적 메커니즘을 더 잘 모방합니다.”라고 송은 말했다.

3D 궤적을 측정할 때 연구자들은 복합눈의 각 눈에 격자를 배치하여 위치를 감지하는 데 도움이 되도록 했습니다. 그런 다음 LED 광원을 다양한 거리와 방향에 배치했습니다. 복합눈은 위치와 광도의 알고리즘을 사용하여 LED의 3D 위치를 계산했습니다.

복합눈은 물체의 3D 위치를 매우 빠르게 감지할 수 있었습니다. 하나의 문제는 광원이 멀리 떨어져 있을 때 위치 정확도가 감소한다는 것이었습니다. 이것은 대부분의 곤충이 근시임을 알 수 있는 이유일 수 있습니다.

“이 설계는 복합눈이 복잡한 이미지 처리 대신 물체의 밝기 기반으로 물체의 위치를 식별할 수 있음을 증명하기 위해 사용되었습니다.”라고 송은 말했다. “이 매우 민감한 메커니즘은 곤충의 뇌 처리 능력과 매우 잘 부합하며 포식자로부터 탈출하는 데 도움이 됩니다.”

연구자들은 새로운 복합눈이 물체의 3D 위치를 감지할 수 있기 때문에 빠른 감지를 요구하는 작은 로봇에서 사용될 수 있다고 믿습니다. 이 새로운 기술은 또한 과학자들이 곤충을 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

과학자들의 다음 단계는 위치 알고리즘을 통합 회로와 같은 다양한 플랫폼에 넣는 것입니다.这样하면 시스템을 다른 기기에서 사용할 수 있습니다. 또한 복합눈을 대량 생산하여 비용을 줄이려 합니다.