Маленькие роботизированные камеры дают первый взгляд на насекомых

Многие люди на протяжении поколений были любопытны о взглядах насекомых и мелких организмов, которые часто изображаются в фильмах. Однако это никогда не могло быть продемонстрировано в реальной жизни, пока не сейчас.

Исследователи из Университета Вашингтона создали беспроводную управляемую камеру, которая может быть размещена на спине насекомого, давая тот взгляд на мир.

Камера для насекомых

Камера на спине насекомого может передавать видео на смартфон со скоростью 1-5 кадров в секунду и размещена на механической руке, которая позволяет поворачиваться на 60 градусов. Технология обеспечивает высококачественные, панорамные снимки, а также возможность отслеживать движущиеся объекты.

Весь комплекс весит около 250 миллиграммов, и он был продемонстрирован на спине живых жуков и роботизированных насекомых.

Работа была опубликована 15 июля в Science Robotics.

Шьям Голакота – старший автор и доцент Университета Вашингтона в школе компьютерных наук и инженерии.

«Мы создали систему камеры с низким энергопотреблением и низким весом, которая может захватить первый взгляд на то, что происходит с точки зрения живого насекомого или создать зрение для небольших роботов», – сказал Голакота. «Зрение очень важно для общения и навигации, но это очень сложно сделать на таком маленьком масштабе. В результате до нашей работы беспроводное зрение было невозможно для небольших роботов или насекомых».

Камеры смартфонов

Существует несколько причин, почему исследователи должны были создать новую камеру, вместо того, чтобы использовать маленькие камеры, которые сейчас используются в смартфонах. Те, которые сейчас используются, считаются легкими, но батареи, необходимые для них, сделали бы их слишком тяжелыми, чтобы разместить на спине насекомых.

Сойер Фуллер – соавтор и доцент Университета Вашингтона по механической инженерии.

«Аналогично камерам, зрение у животных требует много энергии», – сказал Фуллер. «Это менее важно для больших существ, таких как люди, но мухи используют 10-20% своей энергии покоя, чтобы запитать свой мозг, который в основном посвящен обработке зрительной информации. Чтобы помочь снизить затраты, некоторые мухи имеют небольшой, высокоразрешающий регион своих сложных глаз. Они поворачивают голову, чтобы направлять, куда они хотят смотреть с дополнительной ясностью, например, для преследования добычи или партнера. Это экономит энергию по сравнению с высоким разрешением на всем поле зрения».

Создано по образцу природы

Новая камера была вдохновлена природой, и исследователи использовали сверхнизкопотребляющую черно-белую камеру, чтобы имитировать зрение животных. Камера может перемещаться по полю зрения с помощью механической руки, которая управляется командой, применяющей высокое напряжение, что вызывает изгиб руки и перемещение камеры.

Камера и рука могут быть управляемы через Bluetooth с смартфона на расстоянии до 120 метров.

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

Тестирование камеры

Исследователи протестировали камеру на двух разных типах жуков, которые после эксперимента прожили не менее года.

«Мы убедились, что жуки могли двигаться правильно, когда они несли нашу систему», – сказал Али Наджафи, соавтор и аспирант Университета Вашингтона по электротехнике и компьютерным наукам. «Они могли свободно перемещаться по гравію, вверх по склону и даже лазить по деревьям».

«Мы добавили небольшой акселерометр к нашей системе, чтобы обнаружить, когда жук движется. Затем он захватывает изображения только в это время», – сказал Иер. «Если камера просто непрерывно передает без этого акселерометра, мы могли бы записать один-два часа, прежде чем батарея разрядится. С акселерометром мы могли записать шесть часов или больше, в зависимости от уровня активности жука».

По мнению исследователей, эта технология может быть применена в области биологии и исследования, и они надеются, что будущие версии будут солнечными. Однако команда признает, что определенные проблемы с конфиденциальностью могут возникнуть из-за этой технологии.

«Как исследователи, мы твердо верим, что важно разместить все в публичном доступе, чтобы люди были осведомлены о рисках и могли начать разрабатывать решения, чтобы решить их», – сказал Голакота.