Máy ảnh robot nhỏ cho góc nhìn của côn trùng

Nhiều người trong nhiều thế hệ đã tò mò về góc nhìn của côn trùng và các sinh vật nhỏ, thường được miêu tả trong các bộ phim. Tuy nhiên, điều này chưa bao giờ có thể được thể hiện trong đời thực, cho đến bây giờ.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Washington đã tạo ra một máy ảnh không dây có thể điều khiển được, có thể được đặt trên lưng của một con côn trùng, mang góc nhìn đó đến với thế giới.

Máy ảnh côn trùng

Máy ảnh trên lưng của côn trùng có thể truyền video đến điện thoại thông minh với tốc độ 1 đến 5 khung hình mỗi giây, và nó được đặt trên một cánh tay cơ học cho phép xoay 60 độ. Công nghệ này cung cấp các bức ảnh có độ phân giải cao, chụp toàn cảnh, cũng như khả năng theo dõi các vật thể di chuyển.

Toàn bộ hệ thống nặng khoảng 250 miligam, và nó đã được thử nghiệm trên lưng của các con bọ sống và các robot có kích thước giống côn trùng.

Công việc này đã được xuất bản vào ngày 15 tháng 7 trên tạp chí Science Robotics.

Shyam Golakota là tác giả chính và là giáo sư liên kết tại Trường Khoa học và Kỹ thuật Máy tính Paul G. Allen của Đại học Washington.

“Chúng tôi đã tạo ra một hệ thống máy ảnh không dây, thấp công suất, thấp trọng lượng, có thể chụp góc nhìn của một con côn trùng sống hoặc tạo ra tầm nhìn cho các robot nhỏ” Golakota nói. “Tầm nhìn rất quan trọng cho giao tiếp và điều hướng, nhưng nó rất khó thực hiện ở quy mô nhỏ như vậy. Do đó, trước khi chúng tôi thực hiện công việc này, tầm nhìn không dây không thể thực hiện được cho các robot nhỏ hoặc côn trùng.”

Máy ảnh điện thoại thông minh

Có một số lý do tại sao các nhà nghiên cứu phải tạo ra một máy ảnh mới thay vì sử dụng các máy ảnh nhỏ hiện có trong điện thoại thông minh. Những máy ảnh đó được coi là nhẹ, nhưng pin cần thiết sẽ làm cho chúng quá nặng để đặt trên lưng của côn trùng.

Sawyer Fuller là đồng tác giả và là giáo sư trợ lý về kỹ thuật cơ học tại Đại học Washington.

“Tương tự như máy ảnh, tầm nhìn trong động vật cần nhiều năng lượng,” Fuller nói. “Điều đó không quá quan trọng ở các sinh vật lớn như con người, nhưng ruồi sử dụng 10 đến 20% năng lượng nghỉ của chúng chỉ để cung cấp năng lượng cho não bộ, hầu hết trong số đó được dành cho xử lý thị giác. Để giúp cắt giảm chi phí, một số ruồi có một vùng nhỏ, độ phân giải cao trong mắt hợp chất của chúng. Chúng quay đầu để điều khiển nơi chúng muốn nhìn với độ rõ ràng cao hơn, chẳng hạn như khi săn bắt mồi hoặc bạn tình. Điều này tiết kiệm năng lượng hơn là có độ phân giải cao trên toàn bộ trường nhìn của chúng.”

Được mô phỏng theo tự nhiên

Máy ảnh mới được phát triển đã được lấy cảm hứng từ tự nhiên, và các nhà nghiên cứu đã sử dụng một máy ảnh đen trắng siêu thấp công suất để mô phỏng tầm nhìn của động vật. Máy ảnh có thể di chuyển qua một trường nhìn với sự giúp đỡ của cánh tay cơ học, được điều khiển bởi nhóm nghiên cứu áp dụng một điện áp cao, khiến cánh tay uốn cong và di chuyển máy ảnh.

Máy ảnh và cánh tay có thể được điều khiển qua Bluetooth từ điện thoại thông minh ở khoảng cách lên đến 120 mét.

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

Thử nghiệm máy ảnh

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm máy ảnh trên hai loại bọ khác nhau, kết quả là chúng sống ít nhất một năm sau thí nghiệm.

“Chúng tôi đảm bảo rằng những con bọ có thể di chuyển đúng cách khi chúng mang hệ thống của chúng tôi,” Ali Najafi, đồng tác giả chính và sinh viên tiến sĩ tại Đại học Washington, nói. “Chúng có thể tự do di chuyển trên sỏi, lên một độ dốc và thậm chí leo cây.”

“Chúng tôi đã thêm một gia tốc kế nhỏ vào hệ thống của mình để có thể phát hiện khi bọ di chuyển. Sau đó, nó chỉ chụp ảnh trong thời gian đó,” Iyer nói. “Nếu máy ảnh chỉ liên tục truyền mà không có gia tốc kế, chúng tôi có thể ghi lại một đến hai giờ trước khi pin hết. Với gia tốc kế, chúng tôi có thể ghi lại trong sáu giờ hoặc hơn, tùy thuộc vào mức độ hoạt động của bọ.”

Theo các nhà nghiên cứu, công nghệ này có thể được áp dụng trong các lĩnh vực sinh học và khám phá, và họ hy vọng rằng các phiên bản tương lai sẽ được cung cấp năng lượng bằng năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng nhận ra rằng có thể có những lo ngại về quyền riêng tư phát sinh do công nghệ này.

“Là các nhà nghiên cứu, chúng tôi tin rằng điều quan trọng là phải đưa mọi thứ vào lĩnh vực công cộng để mọi người biết về các rủi ro và mọi người có thể bắt đầu tìm ra các giải pháp để giải quyết chúng,” Gollakota nói.