Forskare Skapar Sammansatt Öga Inspirerat Av Insekter

Forskare från Tianjin University i Kina har utvecklat ett nytt biologiskt inspirerat sammansatt öga. Det kommer att användas för att hjälpa forskare att bättre förstå hur insekter använder sina sammansatta ögon för att upptäcka föremål och banor extremt snabbt. Forskarna undersöker också hur man kan använda det med en kamera för att skapa 3D-placeringsystem för robotar, självkörande bilar och obemannade luftfarkoster.

Det nya bio-inspirerade sammansatta ögat rapporterades i Optical Society (OSA) tidning Optics Letters. Det liknar både en insekt och fungerar som en. Insekters sammansatta ögon består av hundratals till tusentals ommatidier, eller upprepningsenheter. Var och en av dem fungerar som en separat visuell receptor.

Le Song, en medlem av forskarteamet, talade om det nya projektet.

“Att imitera insekters synsystem har lett oss att tro att de kan upptäcka en föremåls bana baserat på ljusintensiteten från föremålet snarare än att använda exakta bilder som mänskligt syn”, sa Le Song. “Denna rörelseupptäktmetod kräver mindre information, vilket gör att insekten kan reagera snabbt på ett hot.”

Forskarna skapade 169 mikrolins på ytan av det sammansatta ögat genom en metod som kallas single point diamond turning. Mikrolinsen hade en radius på cirka 1 mm, och detta skapade en komponent som var cirka 20 mm. Den kunde upptäcka föremål från en 90-graders synvinkel.

En av de problem som forskare stöter på när de skapar ett sammansatt öga är att bildsensorer förblir platta medan ytan av det sammansatta ögat är krökt. De löste detta genom att placera en ljusguide mellan den krökta linsen och en bildsensor. Genom att göra detta kunde teamet aktivera komponenten för att ta emot ljus från olika vinklar enhetligt.

“Denna enhetliga ljusmottagning av vårt bio-inspirerade sammansatta öga är mer likt biologiska sammansatta ögon och imiterar den biologiska mekanismen bättre än tidigare försök att replikera ett sammansatt öga”, sa Song.

När det gäller att mäta 3D-bana, placerade forskarna galler på varje ögonlock av det sammansatta ögat för att hjälpa till att upptäcka platsen. LED-ljuskällor placerades sedan på olika avstånd och riktningar. Det sammansatta ögat använde en algoritm för att beräkna 3D-platsen för LED-ljuskällorna med hjälp av platsen och intensiteten av ljuset.

Det sammansatta ögat kunde upptäcka 3D-platsen för ett föremål mycket snabbt. Det enda problemet var att när ljuskällorna var långt borta, blev platsens noggrannhet reducerad. Detta kan vara anledningen till att de flesta insekter är närsynta.

“Denna design tillät oss att bevisa att det sammansatta ögat kunde identifiera ett föremåls plats baserat på dess ljusstyrka snarare än en komplex bildprocess”, sa Song. “Denna mycket känsliga mekanism passar insekternas hjärnprocessering mycket bra och hjälper dem att undvika rovdjur.”

Forskarna tror att eftersom detta nya sammansatta öga kan upptäcka ett föremåls 3D-plats, kan det användas för små robotar som kräver snabb upptäckt från lätta system. Denna nya teknologi kan också hjälpa forskare att bättre förstå insekter.

Nästa steg för forskarna är att placera lokaliseringsalgoritmen i olika plattformar, som integrerade kretsar, så att systemet kan användas i andra enheter. De vill också kunna massproducera de sammansatta ögonen för att reducera kostnaden.