微型机器人摄像头为昆虫提供第一人称视角

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，这种视角以前从未能在现实生活中被展示，直到现在。

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

昆虫摄像头

昆虫背上的摄像头可以将视频流式传输到智能手机，帧率为每秒1到5帧，并且可以在机械臂上进行60度的旋转。该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。

该研究于7月15日在科学机器人杂志上发表。

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

“我们已经创建了一个低功耗、低重量、无线摄像头系统，可以捕捉到真正的活昆虫或小型机器人的第一人称视角，”Golakota说。“视觉对于交流和导航至关重要，但在如此小的尺度上实现这一点极为困难。因此，在我们的工作之前，wireless视觉对于小型机器人或昆虫来说是不可能的。”

智能手机摄像头

研究人员之所以要开发新的摄像头，而不是使用智能手机中现有的小型摄像头，是因为后者虽然轻便，但所需的电池会使其对于昆虫来说太重。

Sawyer Fuller是共同作者和华盛顿大学机械工程系的助理教授。

“与摄像头类似，动物的视觉需要大量的能量，”Fuller说。“对于较大的生物，如人类来说，这不是一个大问题，但苍蝇使用10%到20%的休息能量仅仅来驱动它们的大脑，其中大部分用于视觉处理。为了降低成本，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觉方向，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

新开发的摄像头的设计灵感来自自然，研究人员使用了一个超低功耗的黑白摄像头来模仿动物的视觉。摄像头可以通过机械臂在视野中移动，机械臂由团队通过施加高电压来控制，导致臂部弯曲并移动摄像头。

摄像头和机械臂可以通过蓝牙从智能手机上控制，控制距离可达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，这些甲虫在实验后至少存活了一年。

“我们确保甲虫可以在携带我们的系统时正常移动，”Ali Najafi说，Najafi是共同第一作者和华盛顿大学电气与计算机工程博士生。“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。然后它只在移动时捕捉图像，”Iyer说。“如果摄像头只是不断地流式传输而没有加速度计，我们最多可以录制一到两个小时，然后电池就会耗尽。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，他们希望未来版本能够使用太阳能。然而，团队也意识到，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，将事物公开以便人们意识到风险并开始寻找解决方案来解决它们是非常重要的，”Gollakota说。