許多人一直對昆蟲和小型生物的觀察視角感到好奇,這些觀點通常會在電影中出現。但是到目前為止,這在現實生活中還從未得到證實。
華盛頓大學的研究人員創造了一種無線可轉向的攝像機,這種攝像機可以放置在昆蟲的背面,這樣就可以把昆蟲的視角帶入世界中。
昆蟲攝影機
昆蟲背面的攝像頭可以以每秒1到5幀的速度將視頻流傳輸到手機上,并將其放置在允許60度旋轉的機械臂上。該技術可提供高分辨率的全景照片,并且可以跟蹤移動的物體。
整個攝像頭的系統大約重250毫克,他們在活的甲蟲和跟昆蟲一般大小的機器人背面進行了演示。該演示于7月15日發表在《科學機器人》雜志上。
Paul G.Allen計算機科學與工程學院的資深作者和UW副教授 Shyam Golakota說:“我們已經創建了一種低功耗,低重量的無線攝像頭系統,該系統可以捕獲活蟲的第一視角或為小型機器人創造視覺。視覺對于通信和導航都非常重要,但是要在那么小的范圍內實現它是極具挑戰性的。在我們開展工作之前,小型機器人或昆蟲都無法實現無線視覺。”
智能手機相機
有幾個原因導致研究人員不得不拿出新相機,而不是使用智能手機中自帶的相機。當前使用的電池被認為是輕質的,但是所需的電池會使它們太重而無法放在昆蟲的背部。
Sawyer Fuller是合著者,也是UW機械工程系的助理教授。他說:“類似于照相機,動物看東西需要用到很大的力量,但是對于像人類這樣的大型生物來說,這沒什么大不了的。比如蒼蠅僅僅將它自己靜息能量的10%到20%用于驅動大腦,其他的大部分都用于視覺處理。為了降低成本,某些蒼蠅的復眼中還有一個小的高分辨率區域。這樣可以節省在整個視覺上都具有高分辨率的能力。”
模仿自然
新開發的相機受到了自然界的啟發,研究人員使用超低功率的黑白相機來模仿動物的視線。攝像機可以在機械臂的幫助下在視野內移動,該機械臂由團隊施加高電壓來控制,從而讓機械臂彎曲并移動攝像機。
相機和機械臂可以通過信號最遠可達120米的藍牙在智能手機上進行控制。
圖片來源于網絡
測試相機
研究人員在兩種不同類型的甲蟲上對該相機進行了測試,這些甲蟲在實驗后的壽命達到了至少一年。
電子和計算機工程專業的合著者,華盛頓大學博士生Ali Najafi說:“我們能確保甲蟲在攜帶我們的系統時還能正常移動,他們能夠自由穿越礫石,爬上斜坡甚至爬樹。我們還在系統中增加了一個小型加速器,以便能夠檢測甲蟲在何時移動。然后它只會在這段時間內捕獲圖像。如果照相機在不使用加速器的情況下,就會一直連續流拍。我們只能在電池耗盡之前記錄一到兩個小時。借助加速器,我們可以記錄六個小時或更長時間,具體多久還是取決于甲蟲的活動頻率。”
研究人員稱,這項技術可以應用于生物學和探索領域,他們希望將來系統的版本可以使用太陽能。但是團隊確實意識到該技術可能涉及到某些隱私的問題。
Gollakota說:“作為研究人員,我們堅信將系統置于公共區域非常重要,這樣人們才能認識到風險,從而可以提出解決優化方案。”
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