Miniatyriske robotkameraer gir første-persons syn på insekter

Mange mennesker gjennom generasjoner har vært nysgjerrige på insekters og små organismer synspunkter, som ofte blir portrettert i filmer. Men dette har aldri vært mulig å demonstrere i virkeligheten, frem til nå. 

Forskere ved University of Washington har utviklet en trådløs, styrbare kamera som kan plasseres på ryggen av et insekt, og bringer dette synspunktet til verden. 

Insektkamera 

Kameraet på ryggen av insektet kan strømme video til en smartphone med 1 til 5 bilder per sekund, og det er plassert på en mekanisk arm som tillater en 60-graders vippe. Teknologien gir høyoppløselige, panoramiske bilder, samt mulighet for å spore bevegelige objekter.

Hele systemet veier rundt 250 milligram, og det ble demonstrert på ryggen av levende biller og insekt-størrelse roboter.

Arbeidet ble publisert den 15. juli i Science Robotics.

Shyam Golakota er seniorforfatter og en UW-associate professor i Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering. 

“Vi har utviklet et lavkraft, lavvekts, trådløst kamera-system som kan fange et første-persons syn på hva som skjer fra et faktisk levende insekt eller skape syn for små roboter” sa Golakota. “Syn er så viktig for kommunikasjon og navigasjon, men det er ekstremt utfordrende å gjøre det på så liten skala. Som resultat, før vårt arbeid, har trådløs syn ikke vært mulig for små roboter eller insekter.”

Smartphonekameraer

Det er noen grunner til at forskerne måtte komme opp med et nytt kamera i stedet for å bruke de små som allerede finnes i smartphone. Disse er betraktet som lette, men batteriene som kreves ville gjøre dem for tunge til å plasseres på ryggen av insekter. 

Sawyer Fuller er medforfatter og en UW-assistentprofessor i mekanisk ingeniørkunst. 

“Liknende kameraer, syn i dyr krever mye kraft,” sa Fuller. “Det er mindre av et problem i større skapninger som mennesker, men fluer bruker 10 til 20% av deres hvileenergi bare for å drive hjernen, mest av dette er viet til visuell prosessering. For å hjelpe med å kutte kostnadene, har noen fluer en liten, høyoppløselig region av deres sammensatte øyne. De vrir hodet for å styre hvor de vil se med ekstra klarhet, som for å jage bytte eller en make. Dette sparer kraft over å ha høyoppløselig over hele deres visuelle felt.”

Modellert etter naturen

Det nylig utviklede kameraet ble inspirert av naturen, og forskerne brukte et ultra-lavkraft, sort-hvitt kamera for å etterligne et dyrs syn. Kameraet kan bevege seg over et synsfelt med hjelp av den mekaniske armen, som styres av teamet ved å påføre en høy spenning, som får armen til å bøye og flytte kameraet. 

Kameraet og armen kan styres via Bluetooth fra en smartphone opptil 120 meter unna. 

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

Testing av kameraet

Forskerne testet kameraet på to forskjellige typer biller, som endte opp med å leve i minst ett år etter eksperimentet.

“Vi sørget for at billene kunne bevege seg ordentlig når de bar vårt system,” sa Ali Najafi, med-lead-forfatter og UW-doktorand i elektro- og datateknikk. “De kunne navigere fritt over grus, opp en skråning og sogar klatre trær.”

“Vi la til en liten akselerometer til vårt system for å kunne detektere når billen beveget seg. Da fanger det bare bilder under den tiden,” sa Iyer. “Hvis kameraet bare kontinuerlig strømmer uten denne akselerometeren, kunne vi opptre ett til to timer før batteriet døde. Med akselerometeret kunne vi opptre i seks timer eller mer, avhengig av billens aktivitetnivå.”

Ifølge forskerne kan denne teknologien bli brukt i områdene biologi og utforskning, og de håper at fremtidige versjoner vil bli solcell-drevne. Men teamet erkjenner visse privatlivsproblemer som kan oppstå på grunn av teknologien. 

“Som forskere tror vi sterkt på at det er veldig viktig å plassere ting i offentligheten så folk er klar over risikoene og så folk kan begynne å komme opp med løsninger for å håndtere dem,” sa Gollakota.