กล้องถ่ายภาพหุ่นยนต์ขนาดเล็กให้มุมมองของแมลง

ผู้คนจำนวนมากตลอดชั่วหลายรุ่นได้สงสัยเกี่ยวกับมุมมองของแมลงและสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก ซึ่งมักถูกนำเสนอในภาพยนตร์ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่เคยสามารถแสดงให้เห็นได้ในโลกแห่งความเป็นจริง จนกระทั่งถึงทุกวันนี้

นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยวอชิงตัน ได้สร้างกล้องถ่ายภาพไร้สายที่สามารถควบคุมได้ ซึ่งสามารถติดตั้งไว้ที่ด้านหลังของแมลง และนำมุมมองนั้นมาให้กับโลก

กล้องถ่ายภาพแมลง

กล้องถ่ายภาพที่ด้านหลังของแมลงสามารถส่งวิดีโอไปยังสมาร์ทโฟนได้ที่ 1 ถึง 5 เฟรมต่อวินาที และติดตั้งอยู่บนแขนกลที่ช่วยให้สามารถหมุนได้ 60 องศา เทคโนโลยีนี้ให้ภาพที่มีความละเอียดสูงและภาพพาโนรามา รวมถึงความเป็นไปได้ในการติดตามวัตถุที่เคลื่อนไหว

ระบบทั้งหมดมีน้ำหนักประมาณ 250 มิลลิกรัม และได้รับการทดสอบบนหลังของแมลงและหุ่นยนต์ขนาดเล็ก

งานวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวันที่ 15 กรกฎาคม ใน Science Robotics

Shyam Golakota เป็นนักวิจัยหลักและเป็นรองศาสตราจารย์ที่ Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering

“เราได้สร้างระบบกล้องถ่ายภาพไร้สายที่มีน้ำหนักเบาและใช้พลังงานต่ำ ซึ่งสามารถบันทึกมุมมองของสิ่งที่เกิดขึ้นจากแมลงหรือหุ่นยนต์ขนาดเล็ก” Golakota กล่าว “การมองเห็นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการสื่อสารและการนำทาง แต่ก็เป็นเรื่องที่ท้าทายมากที่จะทำได้ที่ขนาดเล็กขนาดนี้ ดังนั้น ก่อนที่เราจะทำงานนี้ การมองเห็นไร้สายไม่ได้เป็นไปได้สำหรับหุ่นยนต์หรือแมลง”

กล้องถ่ายภาพสมาร์ทโฟน

มีหลายเหตุผลที่นักวิจัยต้องสร้างกล้องใหม่แทนการใช้กล้องขนาดเล็กที่ใช้ในสมาร์ทโฟนในปัจจุบัน กล้องเหล่านั้นถือว่ามีน้ำหนักเบา แต่แบตเตอรี่ที่จำเป็นจะทำให้มีน้ำหนักมากเกินไปที่จะวางไว้ที่ด้านหลังของแมลง

Sawyer Fuller เป็นนักวิจัยร่วมและเป็นรองศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกล

“คล้ายกับกล้องถ่ายภาพ การมองเห็นใน动物ต้องการพลังงานมาก” Fuller กล่าว “ไม่ใช่เรื่องใหญ่สำหรับสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่เช่นมนุษย์ แต่แมลงใช้ 10 ถึง 20% ของพลังงานพักเพื่อใช้สำหรับการประมวลผลภาพ มากกว่านั้น เพื่อช่วยลดต้นทุน บางแมลงมีบริเวณที่มีความละเอียดสูงในดวงตาที่ประกอบกัน พวกมันหันหัวเพื่อควบคุมทิศทางที่ต้องการมองเห็นอย่างชัดเจน เช่น การล่าหรือหาคู่ ซึ่งช่วยประหยัดพลังงานมากกว่าการมีความละเอียดสูงตลอดทั้งพื้นที่มองเห็น”

สร้างแบบจำลองจากธรรมชาติ

กล้องถ่ายภาพที่พัฒนาขึ้นใหม่นี้ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ และนักวิจัยใช้กล้องถ่ายภาพสีดำและสีขาวที่มีพลังงานต่ำมากเพื่อเลียนแบบการมองเห็นของสัตว์ กล้องสามารถเคลื่อนไหวไปตามพื้นที่มองเห็นได้ด้วยความช่วยเหลือของแขนกล ซึ่งควบคุมโดยทีมงานโดยการประยุกต์แรงดันสูง ทำให้แขนกลโค้งและเคลื่อนกล้อง

กล้องและแขนกลสามารถควบคุมได้โดยใช้บลูทูธจากสมาร์ทโฟนได้ไกลสุด 120 เมตร

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

การทดสอบกล้อง

นักวิจัยได้ทดสอบกล้องบนแมลงสองชนิดที่มีชีวิตอยู่เป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งปีหลังจากการทดลอง

“เราทำให้แน่ใจว่าแมลงสามารถเคลื่อนไหวได้อย่างเหมาะสมเมื่อพวกมันถือระบบของเรา” Ali Najafi ผู้ร่วมเขียนและนักศึกษาระดับ博士จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันกล่าว “พวกมันสามารถเดินได้อย่างอิสระบนกรวด ขึ้นเนิน และแม้กระทั่งปีนต้นไม้”

“เราบวกอ_accelerometer เล็กๆ เข้ากับระบบของเราเพื่อตรวจจับเมื่อแมลงเคลื่อนไหว จากนั้นมันจะบันทึกภาพเฉพาะในช่วงเวลานั้น” Iyer กล่าว “หากกล้องส่งสัญญาณอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีเครื่องวัดความเร่ง เราสามารถบันทึกได้หนึ่งถึงสองชั่วโมงก่อนที่แบตเตอรี่จะหมด โดยมีเครื่องวัดความเร่ง เราสามารถบันทึกได้หกชั่วโมงหรือมากกว่านั้น ขึ้นอยู่กับระดับกิจกรรมของแมลง”

ตามนักวิจัย เทคโนโลยีนี้สามารถนำไปใช้ในด้านชีววิทยาและการสำรวจ และพวกเขาหวังว่าในอนาคตจะสามารถใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ได้ อย่างไรก็ตาม ทีมงานตระหนักถึงข้อกังวลเรื่องความเป็นส่วนตัวที่อาจเกิดขึ้นจากเทคโนโลยีนี้

“ในฐานะนักวิจัย เราเชื่อมั่นอย่างแรงกล้าที่จะนำสิ่งเหล่านี้เข้าสู่โดเมนสาธารณะ เพื่อให้ผู้คนตระหนักถึงความเสี่ยง และผู้คนสามารถเริ่มคิดค้นวิธีแก้ไขเพื่อจัดการกับพวกมัน” Gollakota กล่าว