Pesquisadores Criam Olho Composto Inspirado em Insetos

Pesquisadores da Universidade de Tianjin, na China, desenvolveram um olho composto biologicamente inspirado, recentemente criado. Ele será usado para ajudar os cientistas a entender melhor como os insetos usam seus olhos compostos para detectar objetos e trajetórias extremamente rápido. Os pesquisadores também estão estudando como usá-lo com uma câmera para criar sistemas de localização 3D para robôs, carros autônomos e veículos aéreos não tripulados.

O novo olho composto bio-inspirado foi relatado na revista da Sociedade Óptica (OSA), Optics Letters. Ele tanto parece com um inseto quanto funciona como um. Os olhos compostos dos insetos consistem em centenas a milhares de ommatídias, ou unidades repetidas. Cada uma delas atua como um receptor visual separado.

Le Song, um membro da equipe de pesquisa, falou sobre o novo projeto.

“Imitar o sistema de visão dos insetos nos levou a acreditar que eles podem detectar a trajetória de um objeto com base na intensidade da luz vinda daquele objeto, em vez de usar imagens precisas como a visão humana”, disse Le Song. “Esse método de detecção de movimento requer menos informações, permitindo que o inseto reaja rapidamente a uma ameaça.”

Os pesquisadores criaram 169 microlentes na superfície do olho composto por meio de um método chamado de usinagem de diamante de um ponto. A microlente tinha um raio de cerca de 1mm, e isso criou um componente que era de cerca de 20mm. Ele foi capaz de detectar objetos de um campo de visão de 90 graus.

Um dos problemas que os pesquisadores enfrentam ao criar um olho composto é que os detectores de imagem permanecem planos, enquanto a superfície do olho composto é curva. Eles contornaram isso colocando um guia de luz entre a lente curva e o detector de imagem. Ao fazer isso, a equipe foi capaz de permitir que o componente recebesse luz de diferentes ângulos uniformemente.

“A capacidade de receber luz uniformemente do nosso olho composto bio-inspirado é mais semelhante aos olhos compostos biológicos e melhor imita o mecanismo biológico do que as tentativas anteriores de replicar um olho composto”, disse Song.

Quando se trata de medir a trajetória 3D, os pesquisadores colocaram grades em cada olho do olho composto para ajudar a detectar a localização. Fontes de luz LED foram colocadas a diferentes distâncias e direções. O olho composto usou um algoritmo para calcular a localização 3D das fontes de luz LED usando a localização e a intensidade da luz.

O olho composto foi capaz de detectar a localização 3D de um objeto muito rapidamente. O único problema foi que, quando as fontes de luz estavam longe, a precisão da localização se tornou reduzida. Isso pode ser o motivo pelo qual a maioria dos insetos é míope.

“Esse design nos permitiu provar que o olho composto pode identificar a localização de um objeto com base em sua luminosidade, em vez de um processo de imagem complexo”, disse Song. “Esse mecanismo altamente sensível se adapta muito bem à capacidade de processamento cerebral dos insetos e os ajuda a evitar predadores.”

Os pesquisadores acreditam que, porque esse novo olho composto pode detectar a localização 3D de um objeto, ele pode ser usado para pequenos robôs que requerem detecção rápida de sistemas leves. Essa nova tecnologia também pode ajudar os cientistas a entender melhor os insetos.

A próxima etapa para os cientistas é colocar o algoritmo de localização em diferentes plataformas, como circuitos integrados, para que o sistema possa ser usado em outros dispositivos. Eles também querem ser capazes de produzir em massa os olhos compostos para reduzir o custo.