微型机器人摄像头提供昆虫的第一人称视角

许多人世世代代都对昆虫和小型生物的视角感到好奇，这些视角经常在电影中被描绘。然而，这直到现在都无法在现实生活中被展示出来。

华盛顿大学的研究人员创建了一个无线可控摄像头，可以放置在昆虫的背上，将这种视角带给世界。

昆虫摄像头

放在昆虫背上的摄像头可以将视频流传输到智能手机，帧率为每秒1到5帧，并且它被放置在一个机械臂上，允许60度的旋转。这种技术提供了高分辨率的全景拍摄，以及跟踪移动物体的可能性。

整个系统的重量约为250毫克，并且已经在活的甲虫和昆虫大小的机器人身上进行了测试。

这项工作于7月15日在Science Robotics.上发表。

Shyam Golakota是首席作者和华盛顿大学计算机科学与工程学院的副教授。

“我们创建了一个低功耗、低重量、无线摄像头系统，可以捕捉到真正的活昆虫或为小型机器人创建视觉的第一人称视角”Golakota说。“视觉对于交流和导航非常重要，但在如此小的尺度上实现它极为困难。因此，在我们的工作之前，针对小型机器人或昆虫的无线视觉是不可能的。”

智能手机摄像头

研究人员不得不开发一种新型摄像头，而不是使用智能手机中目前存在的小型摄像头。这些摄像头被认为是轻量级的，但所需的电池会使它们对于放置在昆虫背上来说太重。

Sawyer Fuller是共同作者和华盛顿大学机械工程助理教授。

“与摄像头类似，动物的视觉需要大量的能量，”Fuller说。“对于像人类这样的较大生物来说，这不是一个大问题，但苍蝇使用10%到20%的休息能量来为大脑供电，其中大部分是用于视觉处理的。为了减少成本，一些苍蝇有一个小的、高分辨率的复眼区域。它们转动头部来控制视线，例如追逐猎物或配偶。这比整个视野都有高分辨率更省能。”

模仿自然

新开发的摄像头的灵感来自自然，研究人员使用了超低功耗的黑白摄像头来模仿动物的视觉。摄像头可以在机械臂的帮助下移动在视野中，机械臂由团队应用高电压控制，导致臂部弯曲并移动摄像头。

摄像头和机械臂可以通过智能手机的蓝牙控制，距离最远可达120米。

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测试摄像头

研究人员在两种不同类型的甲虫上测试了摄像头，实验结束后这些甲虫至少存活了一年。

“我们确保甲虫在携带我们的系统时仍然可以正常移动，”UW电气和计算机工程博士生Ali Najafi说，他们是联合首席作者。“它们能够自由地在砾石上、坡道上甚至树上爬行。”

“我们在系统中添加了一个小型加速度计，以便能够检测到甲虫的移动。然后它只在那段时间内捕获图像，”Iyer说。“如果摄像头在没有加速度计的情况下持续流式传输，我们可以在电池耗尽之前录制一到两个小时的内容。有了加速度计，我们可以录制六个小时或更长时间，取决于甲虫的活动水平。”

根据研究人员的说法，这项技术可以应用于生物学和探索领域，他们希望未来的版本能够使用太阳能。然而，团队也认识到，由于这项技术可能会引发某些隐私问题。

“作为研究人员，我们坚信，将这些内容公开是非常重要的，这样人们就可以意识到风险，并开始提出解决方案来解决它们，”Gollakota说。