Исследователи из Вашингтонского университета создали новую систему камер, которая настолько мала и легка, что может вместиться на спину жука. Оттуда системой можно управлять по беспроводной связи, чтобы сосредоточиться на разных вещах и передавать потоковое видео и фото обратно на телефон, подключенный через Bluetooth.
В чистом виде характеристики камеры могут показаться не особенно впечатляющими. Изображения снимаются в черно-белом режиме, разрешение составляет 160 x 120 пикселей, а видео передается с частотой от одного до пяти кадров в секунду.
Но команде пришлось сделать некоторые компромиссы, чтобы уменьшить эту систему камер. Таким образом, она работает на очень небольшой мощности, и весь комплект весит всего 248 миллиграммов - достаточно легкого по весу для жука или крошечного робота, чтобы им было удобно перемещаться.
«Мы создали систему с беспроводной камерой с низким энергопотреблением и малым весом, которая позволяет от первого лица увидеть происходящее от живого насекомого или создать видеозрение для маленьких роботов», - говорит Шьям Голлакота (Shyam Gollakota), старший автор исследования. «Видеозрение очень важно для коммуникации и навигации, но чрезвычайно сложно сделать это в таком маленьком масштабе. Как итог, до нашей работы беспроводное зрение было невозможно для маленьких роботов или насекомых».
На самом деле, насекомые часто вынуждены делать свой собственный компромисс для эффективности при своих размерах. Благодаря простому мозгу, широкоугольная визуальная обработка в высоком разрешении просто невозможна у большинства насекомых. Чтобы компенсировать это, некоторые мухи имеют небольшую область своих сложных глаз, которая видит в высоком разрешении, и они поворачивают головы, чтобы указать на это на предметах, представляющих особый интерес.
Поэтому команда применила эту технику, прикрепив крошечную камеру к механической руке, которая может поворачиваться на 60 градусов. Сама рука также работает на малой мощности - она сделана из материала, который изгибается под разными углами посредством небольшого толчка электричества. Каждый раз рука будет оставаться в этом положении около минуты, прежде чем вернуться в исходное положение, обращенное вперед. Эта система позволяет камере снимать панорамы или отслеживать движущиеся объекты, не тратя энергию на перемещение всего робота или насекомого.
Со-ведущий автор исследования Викрам Айер прикрепляет электронику к жуку. Фото: Mark Stone/University of Washington.
Исследователи протестировали новую настройку камеры как на живых жуках, так и на роботах размером с насекомое их собственного дизайна. В случае с живым жуком, команда смогла по существу захватить вид от первого лица от жука, как это было в течение дня. Систему можно было поставить на видеозапись без остановки или подключить к акселерометру, который включал ее только во время движения жука. В первом случае батарея работала всего один-два часа, а во втором сценарии - целых шесть часов.
Тем временем миниатюрный робот использовал вибрации для перемещения между 2 и 3 см каждую секунду. Робот остановливался чтобы сделать снимки, и система работала от от батареи приблизительно 90 минут.
Крошечная камера может дать зрение роботу размером с насекомое. Фото: Mark Stone/University of Washington.
Команда говорит, что технология крошечных камер может в конечном итоге использоваться для лучшего изучения насекомых, превращения их в «киборгов» или создания крошечных роботов, которые могут заползти в маленькие места.
Исследование было опубликовано в журнале Science Robotics. Команда описывает работу в видео ниже:
Источник: New Atlas / University of Washington