Kleine robotcamera’s geven een eerste-persoonsvieuw van insecten

Veel mensen zijn door de generaties heen nieuwsgierig geweest naar het perspectief van insecten en kleine organismen, die vaak in films worden afgebeeld. Echter, dit is nooit eerder in het echte leven kunnen worden gedemonstreerd, totdat nu.

Onderzoekers aan de Universiteit van Washington hebben een draadloze, bestuurbare camera ontwikkeld die op de rug van een insect kan worden geplaatst, waardoor dit perspectief naar de wereld wordt gebracht.

Insectencamera

De camera op de rug van het insect kan video’s streamen naar een smartphone met 1 tot 5 frames per seconde, en hij is geplaatst op een mechanische arm die een 60-graden pivot mogelijk maakt. De technologie biedt hoge-resolutie, panoramische shots, evenals de mogelijkheid om bewegende objecten te volgen.

Het hele systeem weegt ongeveer 250 milligram, en het is getest op de rug van levende kevers en insectgrote robots.

Het onderzoek is gepubliceerd op 15 juli in Science Robotics.

Shyam Golakota is de senior auteur en een associate professor aan de Universiteit van Washington in de Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering.

“We hebben een lage-energie, lichtgewicht, draadloze camerasysteem ontwikkeld dat een eerste-persoonsvieuw kan vastleggen van wat er gebeurt vanuit een echt levend insect of visie kan creëren voor kleine robots” zei Golakota. “Visie is zo belangrijk voor communicatie en navigatie, maar het is extreem moeilijk om dit te doen op zo’n kleine schaal. Als gevolg hiervan was draadloze visie voorheen niet mogelijk voor kleine robots of insecten.”

Smartphonecamera’s

Er zijn een paar redenen waarom de onderzoekers een nieuwe camera moesten ontwikkelen in plaats van de kleine camera’s die momenteel in smartphones worden gebruikt. Die worden als lichtgewicht beschouwd, maar de batterijen die nodig zijn, zouden te zwaar zijn om op de rug van insecten te worden geplaatst.

Sawyer Fuller is co-auteur en een assistent-professor in de mechanische ingenieurswetenschap.

“Net als camera’s, vereist visie in dieren veel energie,” zei Fuller. “Het is minder een groot probleem bij grotere wezens zoals mensen, maar vliegen gebruiken 10 tot 20% van hun rustenergie alleen al om hun hersenen te laten werken, waarvan de meeste voor visuele verwerking zijn. Om de kosten te verlagen, hebben sommige vliegen een kleine, hoge-resolutie-regio in hun samengestelde ogen. Ze draaien hun hoofd om te sturen waar ze willen kijken met extra helderheid, zoals voor het achtervolgen van prooi of een partner. Dit bespaart energie ten opzichte van het hebben van hoge resolutie over hun hele visuele veld.”

Naar de natuur gemodelleerd

De nieuw ontwikkelde camera is geïnspireerd door de natuur, en de onderzoekers hebben een ultra-lage-energie, zwart-witcamera gebruikt om de visie van een dier na te bootsen. De camera kan over een gezichtsveld bewegen met behulp van de mechanische arm, die wordt gecontroleerd door het team door een hoge spanning toe te passen, waardoor de arm buigt en de camera beweegt.

De camera en de arm kunnen via Bluetooth vanaf een smartphone op een afstand van maximaal 120 meter worden gecontroleerd.

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

Testen van de camera

De onderzoekers hebben de camera getest op twee verschillende soorten kevers, die na de test minstens een jaar hebben overleefd.

“We hebben ervoor gezorgd dat de kevers nog steeds goed konden bewegen toen ze ons systeem droegen,” zei Ali Najafi, co-hoofdauteur en doctoraal student in de elektrotechniek en informatica aan de Universiteit van Washington. “Ze konden vrij navigeren over grind, een helling op en zelfs bomen beklimmen.”

“We hebben een kleine versnellingssensor toegevoegd aan ons systeem om te kunnen detecteren wanneer de kever beweegt. Vervolgens worden alleen beelden vastgelegd tijdens die tijd,” zei Iyer. “Als de camera continu zou streamen zonder deze versnellingssensor, konden we één tot twee uur opnemen voordat de batterij leeg was. Met de versnellingssensor konden we zes uur of meer opnemen, afhankelijk van het activiteitsniveau van de kever.”

Volgens de onderzoekers kan deze technologie worden toegepast in de gebieden van biologie en exploratie, en ze hopen dat toekomstige versies zonnepanelen zullen hebben. Echter, het team erkent dat er bepaalde privacyproblemen kunnen ontstaan door deze technologie.

“Als onderzoekers geloven we sterk dat het belangrijk is om dingen in het publieke domein te plaatsen, zodat mensen zich bewust zijn van de risico’s en oplossingen kunnen vinden om ze aan te pakken,” zei Gollakota.