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“蟻人”視角看世界,微型機器人GoPro僅重0.25克,還可60度旋轉、6小時續航!

時間:2020-07-29 來源:機器人在線 閱讀:5945 原創

一直以來,我們都在以人類的視角觀察動物,一般看到的都是這樣:



或是這樣:



不少人都會對昆蟲的視角感到好奇,那么,昆蟲的第一視角是怎么樣的?


是不是與人的GoPro視角有些類似?




來自華盛頓大學計算機科學與工程學教授Shyam Gollakota領導的UW研究人員開發了一種微型無線可操控攝像機,它可直接搭載在昆蟲的身上,就如電影《蟻人》一般,蟻人眼中的世界,你也將能get到。



這個微型攝像機約250毫克(約為紙牌重量的十分之一),安裝于可旋轉60度的機械臂上,以每秒1至5幀的速度將視頻流傳輸到智能手機,將之放在昆蟲上,人類就能看到昆蟲的第一視角了。



早期模仿昆蟲視線相機的實踐


早前就有各種關于模仿昆蟲視線的實踐。例如2013年,研究人員創造了一種數碼相機,可以模仿昆蟲,特別是火蟻和樹皮甲蟲的凸起眼睛。

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攝像機可以捕獲幾乎無限景深的160度寬視野,這意味著照片的所有區域都將清晰對焦。微小的穹頂覆蓋有180個微透鏡,每個微透鏡捕獲對象的獨特角度。


研究人員將光電二極管和彈性微透鏡的薄硅片結合在一起,并將它們拉伸成半球。這些圖像以其原始形狀記錄在計算機上,但是如果需要可以將它們打印出來。


研究人員的靈感來自節肢動物的高級眼睛,其中包括甲殼類動物、蜘蛛和昆蟲。他們的圓頂形眼睛擠滿了多個微小的眼睛元素,上面還鋪著角膜鏡片。第一個數碼相機原型最接近火蟻的復眼,它們只有180個光學單元,稱為ommatidia。



以上還是僅限于模仿昆蟲的眼睛制造高級相機,如果是讓昆蟲背負GoPro呢?


微型GoPro昆蟲第一視角:可記錄6小時


對于昆蟲將要背負的相機第一點要求必然是微型、低耗。典型的小型相機(例如智能手機中使用的相機)會使用大量功能來捕獲廣角、高分辨率的照片,但是無法在昆蟲身上工作。盡管攝像機本身很輕巧,但支撐它們所需的電池卻使整個系統變得又大又笨,這樣將導致昆蟲(或昆蟲大小的機器人)無法四處徘徊。



為了模仿動物的視力,研究人員使用了一個微型超低功率黑白相機,該相機可以借助機械臂掃過整個視野。當團隊施加高電壓時,手臂會移動,這會使材料彎曲并將攝像機移動到所需位置。除非團隊施加更大的力量,否則手臂會保持該角度大約一分鐘,然后再放松回到其原始位置。這類似于人們在回到更中立的位置之前,只能在短時間內保持頭部朝一個方向轉動的方式。



研究人員將可移動系統連接到兩種不同類型的甲蟲的背面,已知類似的甲蟲能夠承受超過半克的重量。



研究人員確保甲蟲在攜帶相機時時仍能正常移動,使他們能夠自由穿越礫石,爬上斜坡甚至爬樹。



在系統中,研究人員增加了一個小型加速度計,以便能夠檢測甲蟲何時移動,這樣它只會在這段時間內捕獲圖像,類似于行車記錄儀。

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研究人員表示,“如果照相機不使用該加速度計就一直在連續流拍,我們可以在電池耗盡之前記錄一到兩個小時。使用該加速度計,我們可以記錄六個小時或更長時間,具體取決于甲蟲的活動情況?!?/p>



還可應用于小型機器人的微型相機


“視覺對于通信和導航非常重要,但是在如此小的規模上實現視覺挑戰非常巨大。因此,在我們開展工作之前,對于小型機器人或昆蟲來說,無線視覺是不可能的?!?/p>


在昆蟲上實現突破后,研究人員還使用他們的攝像頭系統設計了世界上最小的具有無線視覺功能的地面動力自主機器人。



這種昆蟲大小的機器人利用振動來移動,消耗的功率幾乎與低功率藍牙無線電所需的功率相同。


團隊對輕巧和低功耗移動相機的潛力感到興奮,研究人員表示,該系統的應用范圍可能從生物學到探索新的環境。


研究小組希望,未來的相機版本將需要更少的電量,如果是開發出太陽能版本,“媽媽再也不用擔心我沒電了”。


然而,值得思考的是,如果該相機如果被用于其他領域,不免有泄露“隱私風險”,不知道到時候機器人“負責”不?

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