Małe roboty-kamery dają widok na owady z pierwszej osoby

Wiele osób na przestrzeni pokoleń interesowało się punktem widzenia owadów i małych organizmów, które często są przedstawiane w filmach. Jednak aż do teraz nie udało się tego wykazać w prawdziwym życiu. 

Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego stworzyli bezprzewodową, sterowaną kamerę, którą można umieścić na grzbiecie owada, przedstawiając światu ten punkt widzenia. 

Kamera owadów 

Kamera znajdująca się z tyłu owada może przesyłać obraz do smartfona z szybkością od 1 do 5 klatek na sekundę i jest umieszczona na mechanicznym ramieniu umożliwiającym obrót o 60 stopni. Technologia zapewnia wysoką rozdzielczość, panoramiczne ujęcia, a także możliwość śledzenia poruszających się obiektów.

Cały system waży około 250 miligramów i został zademonstrowany na grzbietach żywych chrząszczy i robotów wielkości owadów.

Praca była opublikowany w dniu 15 lipca br Nauka Robotyka.

Shyam Golakota jest starszym autorem i profesorem nadzwyczajnym UW w Szkole Informatyki i Inżynierii im. Paula G. Allena. 

„Stworzyliśmy bezprzewodowy system kamer o małej mocy i niewielkiej wadze, który może uchwycić widok z pierwszej osoby na to, co dzieje się z rzeczywistego żywego owada, lub stworzyć wizję dla małych robotów” – powiedział Golakota. „Widzenie jest niezwykle ważne dla komunikacji i nawigacji, ale jego osiągnięcie na tak małą skalę jest niezwykle trudne. W rezultacie przed naszą pracą widzenie bezprzewodowe nie było możliwe w przypadku małych robotów i owadów”.

Aparaty w smartfonach

Jest kilka powodów, dla których badacze musieli wymyślić nowy aparat, zamiast korzystać z małych, które są obecnie obecne w smartfonach. Te obecnie używane są uważane za lekkie, ale wymagane baterie sprawiłyby, że byłyby zbyt ciężkie, aby można je było umieszczać na grzbiecie owadów. 

Sawyer Fuller jest współautorem i adiunktem UW w dziedzinie inżynierii mechanicznej. 

„Podobnie jak w przypadku kamer, widzenie u zwierząt wymaga dużej mocy” – powiedział Fuller. „W przypadku większych stworzeń, takich jak ludzie, nie ma to większego znaczenia, ale muchy zużywają 10–20% energii spoczynkowej na zasilanie mózgu, którego większość jest przeznaczona na przetwarzanie wizualne. Aby pomóc obniżyć koszty, niektóre muchy mają mały obszar oczu złożonych o wysokiej rozdzielczości. Odwracają głowy, aby sterować tam, gdzie chcą widzieć z większą wyrazistością, na przykład w pogoni za ofiarą lub partnerem. Oszczędza to energię w porównaniu z wysoką rozdzielczością w całym polu widzenia”.

Wzorowany na naturze

Nowo opracowany aparat został zainspirowany naturą, a naukowcy wykorzystali czarno-biały aparat o bardzo niskim poborze mocy, aby naśladować wzrok zwierzęcia. Kamera może poruszać się w polu widzenia za pomocą mechanicznego ramienia, które jest kontrolowane przez zespół przykładający wysokie napięcie, co powoduje zgięcie ramienia i poruszanie kamerą. 

Aparatem i ramieniem można sterować za pomocą Bluetooth ze smartfona z odległości do 120 metrów. 

Testowanie aparatu

Naukowcy przetestowali kamerę na dwóch różnych typach chrząszczy, które po eksperymencie żyły przez co najmniej rok.

„Upewniliśmy się, że chrząszcze mogą nadal prawidłowo się poruszać, niosąc nasz system” – powiedział Ali Najafi, współautor i doktorant UW w dziedzinie inżynierii elektrycznej i komputerowej. „Byli w stanie swobodnie poruszać się po żwirze, wspinać się po zboczu, a nawet wspinać się na drzewa”.

„Dodaliśmy do naszego systemu mały akcelerometr, aby móc wykryć ruch chrząszcza. Wtedy rejestruje obrazy tylko w tym czasie” – powiedział Iyer. „Jeśli kamera po prostu przesyła strumieniowo bez akcelerometru, moglibyśmy nagrać od jednej do dwóch godzin przed wyczerpaniem się baterii. Dzięki akcelerometrowi mogliśmy nagrywać przez sześć godzin lub dłużej, w zależności od poziomu aktywności chrząszcza”.

Zdaniem naukowców technologię tę można zastosować w biologii i eksploracji. Mają nadzieję, że przyszłe wersje będą zasilane energią słoneczną. Zespół zdaje sobie jednak sprawę, że technologia może budzić pewne obawy dotyczące prywatności. 

„Jako badacze jesteśmy głęboko przekonani, że umieszczanie rzeczy w domenie publicznej jest naprawdę ważne, aby ludzie byli świadomi zagrożeń i mogli zacząć wymyślać rozwiązania, aby im zaradzić” – powiedział Gollakota.