Крошечные роботизированные камеры позволяют видеть насекомых от первого лица

Многие люди на протяжении поколений интересовались точками зрения насекомых и мелких организмов, которых часто изображают в кино. Однако до сих пор это никогда не удавалось продемонстрировать в реальной жизни. 

Исследователи из Вашингтонского университета создали беспроводную управляемую камеру, которую можно разместить на спине насекомого, чтобы показать миру эту точку зрения. 

Камера насекомых 

Камера на спине насекомого может передавать видео на смартфон со скоростью от 1 до 5 кадров в секунду и размещена на механической руке, которая позволяет поворачиваться на 60 градусов. Технология обеспечивает панорамные снимки с высоким разрешением, а также возможность отслеживания движущихся объектов.

Вся система весит около 250 миллиграммов и была продемонстрирована на спине живых жуков и роботов размером с насекомое.

Работа была опубликованный 15 июля в Наука робототехника.

Шьям Голакота — старший автор и адъюнкт-профессор Университета Вашингтона в Школе компьютерных наук и инженерии имени Пола Г. Аллена. 

«Мы создали маломощную, легкую беспроводную систему камер, которая может фиксировать вид от первого лица на то, что происходит, от реального живого насекомого или создавать видение для маленьких роботов», — сказал Голакота. «Зрение очень важно для общения и навигации, но сделать это в таком маленьком масштабе чрезвычайно сложно. В результате до нашей работы беспроводное зрение было невозможно для маленьких роботов или насекомых».

Камеры для смартфонов

Есть несколько причин, по которым исследователям пришлось придумать новую камеру, а не использовать маленькие, которые в настоящее время присутствуют в смартфонах. Те, которые используются в настоящее время, считаются легкими, но требуемые батареи сделают их слишком тяжелыми, чтобы их можно было разместить на спине насекомых. 

Сойер Фуллер — соавтор и доцент кафедры машиностроения UW. 

«Подобно камерам, зрение у животных требует большой мощности», — сказал Фуллер. «Это не так важно для более крупных существ, таких как люди, но мухи используют от 10 до 20% своей энергии покоя только для питания своего мозга, большая часть которого посвящена обработке изображений. Чтобы сократить расходы, у некоторых мух есть небольшая область сложных глаз с высоким разрешением. Они поворачивают голову, чтобы направить туда, куда хотят видеть с большей ясностью, например, в погоне за добычей или партнером. Это экономит энергию по сравнению с высоким разрешением по всему их полю зрения».

По образцу природы

Недавно разработанная камера была вдохновлена ​​природой, и исследователи использовали черно-белую камеру со сверхнизким энергопотреблением, чтобы имитировать зрение животного. Камера может перемещаться по полю зрения с помощью механической руки, которой управляет команда, подающая высокое напряжение, заставляя руку сгибаться и перемещать камеру. 

Камера и манипулятор могут управляться через Bluetooth со смартфона на расстоянии до 120 метров. 

Тестирование камеры

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

«Мы позаботились о том, чтобы жуки все еще могли правильно двигаться, когда они несли нашу систему», — сказал Али Наджафи, соавтор и докторант UW в области электротехники и вычислительной техники. «Они могли свободно перемещаться по гравию, подниматься по склону и даже лазить по деревьям».

«Мы добавили в нашу систему небольшой акселерометр, чтобы определять, когда жук движется. Затем он фиксирует изображения только в течение этого времени», — сказал Айер. «Если бы камера просто непрерывно транслировала без акселерометра, мы могли бы записывать за один-два часа до того, как разрядится батарея. С помощью акселерометра мы могли вести запись в течение шести и более часов, в зависимости от уровня активности жука».

По словам исследователей, эта технология может быть применена в области биологии и исследований, и они надеются, что будущие версии будут работать на солнечной энергии. Тем не менее, команда признает, что из-за этой технологии могут возникнуть определенные проблемы с конфиденциальностью. 

«Как исследователи, мы твердо убеждены в том, что очень важно делать вещи общедоступными, чтобы люди знали о рисках и чтобы люди могли начать придумывать решения для их устранения», — сказал Голлакота.