Маленькие роботизированные камеры дают вид от первого лица 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 в Университете Вашингтона создали беспроводную управляемую камеру, которая может быть размещена на спине насекомого, давая этот взгляд миру.

Камера для насекомых

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

Весь системный вес составляет 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 имени Пола Г. Аллена.

«Мы создали систему беспроводной камеры с низким энергопотреблением и низким весом, которая может захватить вид от первого лица того, что происходит от живого насекомого или создать видение для небольших роботов», – сказал Голакота. «Видение очень важно для связи и навигации, но это крайне сложно делать это в таком маленьком масштабе. В результате до нашей работы беспроводное видение не было возможно для небольших роботов или насекомых».

Камеры смартфонов

Существует несколько причин, почему исследователи должны были создать новую камеру, а не использовать небольшие камеры, которые в настоящее время присутствуют в смартфонах. Те, которые в настоящее время используются, считаются легкими, но батареи, которые для них необходимы, сделали бы их слишком тяжелыми, чтобы быть размещенными на спине насекомых.

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

«Аналогично камерам, видение в животных требует много энергии», – сказал Фуллер. «Это менее важно в более крупных существах, таких как люди, но мухи используют 10-20% своей энергии покоя, чтобы запитать свой мозг, большую часть которого посвящена обработке зрения. Чтобы помочь снизить затраты, некоторые мухи имеют небольшой, высокоразрешающий регион своих сложных глаз. Они поворачивают голову, чтобы направлять, где они хотят видеть с дополнительной ясностью, например, для преследования добычи или партнера. Это экономит энергию над тем, чтобы иметь высокое разрешение во всем поле зрения».

Создано по образцу природы

Недавно разработанная камера была вдохновлена природой, и исследователи использовали сверхнизкопотребляющую черно-белую камеру, чтобы имитировать видение животного. Камера может перемещаться по полю зрения с помощью механической руки, которая управляется командой, применяющей высокое напряжение, вызывающее 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 в итоге прожили не менее года после эксперимента.

«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. «Им было разрешено свободно перемещаться по гравию, вверх по склону и даже лазить по деревьям».

«Мы добавили небольшой акселерометр к нашей системе, чтобы мы могли 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 более, 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 определенные проблемы с конфиденциальностью, которые могут возникнуть из-за технологии.

«Как исследователи, мы твердо верим, что очень важно поместить все в общественную сферу, чтобы люди были осведомлены о рисках и чтобы люди могли начать разрабатывать решения, чтобы решить их», – сказал Голлакота.