Câmeras Robóticas Minúsculas Oferecem Visão em Primeira Pessoa de Insetos

Muitas pessoas ao longo das gerações se perguntaram sobre a visão de insetos e pequenos organismos, que são frequentemente retratados em filmes. No entanto, isso nunca pôde ser demonstrado na vida real, até agora.

Pesquisadores da Universidade de Washington criaram uma câmera sem fio e direcionável que pode ser colocada nas costas de um inseto, trazendo essa visão para o mundo.

Câmera de Inseto

A câmera nas costas do inseto pode transmitir vídeo para um smartphone a 1 a 5 quadros por segundo, e é colocada em um braço mecânico que permite uma inclinação de 60 graus. A tecnologia fornece imagens de alta resolução e panorâmicas, bem como a possibilidade de rastrear objetos em movimento.

O sistema inteiro pesa cerca de 250 miligramas, e foi testado nas costas de besouros vivos e robôs do tamanho de insetos.

O trabalho foi publicado em 15 de julho na Science Robotics.

Shyam Golakota é o autor sênior e professor associado da UW na Escola de Ciência e Engenharia de Computação Paul G. Allen.

“Criamos um sistema de câmera sem fio de baixo peso e baixa potência que pode capturar uma visão em primeira pessoa do que está acontecendo a partir de um inseto vivo real ou criar visão para pequenos robôs”, disse Golakota. “A visão é tão importante para a comunicação e a navegação, mas é extremamente desafiador fazer isso em uma escala tão pequena. Como resultado, antes do nosso trabalho, a visão sem fio não era possível para pequenos robôs ou insetos.”

Câmeras de Smartphone

Há algumas razões pelas quais os pesquisadores tiveram que criar uma nova câmera em vez de usar as pequenas câmeras atualmente presentes em smartphones. Essas câmeras são consideradas leves, mas as baterias necessárias as tornariam muito pesadas para serem colocadas nas costas de insetos.

Sawyer Fuller é coautor e professor assistente de engenharia mecânica da UW.

“Semelhante às câmeras, a visão nos animais requer muita potência”, disse Fuller. “Isso não é um grande problema em criaturas maiores, como os humanos, mas as moscas usam 10 a 20% de sua energia de repouso apenas para alimentar seus cérebros, a maior parte dos quais é dedicada ao processamento visual. Para ajudar a reduzir o custo, algumas moscas têm uma pequena região de alta resolução em seus olhos compostos. Elas viram a cabeça para direcionar onde querem ver com clareza extra, como para perseguir presas ou um parceiro. Isso economiza energia em vez de ter alta resolução em todo o campo de visão.”

Modelado A partir da Natureza

A câmera recém-desenvolvida foi inspirada na natureza, e os pesquisadores usaram uma câmera preta e branca de baixa potência para imitar a visão de um animal. A câmera pode se mover por um campo de visão com a ajuda do braço mecânico, que é controlado pela equipe aplicando uma alta voltagem, fazendo com que o braço se dobre e mova a câmera.

A câmera e o braço podem ser controlados via Bluetooth a partir de um smartphone a até 120 metros de distância.

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Testando a Câmera

Os pesquisadores testaram a câmera em dois tipos diferentes de besouros, que acabaram vivendo por pelo menos um ano após o experimento.

“Certificamos que os besouros pudessem se mover adequadamente quando estavam carregando nosso sistema”, disse Ali Najafi, coautor principal e estudante de doutorado em engenharia elétrica e computação da UW. “Eles foram capazes de navegar livremente sobre cascalho, subir uma encosta e até subir árvores.”

“Adicionamos um pequeno acelerômetro ao nosso sistema para poder detectar quando o besouro se move. Então, ele só captura imagens durante esse tempo”, disse Iyer. “Se a câmera estiver apenas transmitindo continuamente sem esse acelerômetro, poderíamos gravar uma ou duas horas antes que a bateria morresse. Com o acelerômetro, poderíamos gravar por seis horas ou mais, dependendo do nível de atividade do besouro.”

De acordo com os pesquisadores, essa tecnologia pode ser aplicada em áreas como biologia e exploração, e eles esperam que versões futuras sejam alimentadas por energia solar. No entanto, a equipe reconhece que certas preocupações de privacidade podem surgir devido à tecnologia.

“Como pesquisadores, acreditamos firmemente que é realmente importante colocar as coisas no domínio público para que as pessoas estejam cientes dos riscos e possam começar a desenvolver soluções para abordá-los”, disse Gollakota.