重量僅250毫克的微型攝像機有望用於生物學和探索領域

2020-12-21 SENSORO升哲

幾十年來,許多人都對昆蟲和小生物的視角感到好奇,這種視角常常在電影中被描繪出來。然而最近,華盛頓大學研究人員發明的一種可無線操控的攝像頭,能安裝在昆蟲的背上,將這種視角帶給全世界。

昆蟲攝像機

這種可安裝在昆蟲背部的攝像頭能以每秒1到5幀的速度向智慧型手機傳輸視頻,並可以安裝在機械臂上進行60度的旋轉,提供高解析度的全景照片以及跟蹤移動物體的可能性。整個系統的重量約為250毫克。

研究人員稱,視覺對於溝通和導航來說非常重要,但在如此小範圍內做到這一點是極具挑戰性的。我們創造了一種低功耗、輕重量的無線攝像系統,它可以從活體昆蟲身上捕捉到第一視角所發生的事情,也可以為小型機器人創造視覺。

智慧型手機攝像頭

研究人員之所以要發明這種新型攝像頭,而不使用目前智慧型手機上的小型攝像頭的原因在於:手機攝像頭上使用的電池雖然被認為是輕量化的,但還是會太重,以至於不能放在昆蟲的背上。

研究人員還稱,和照相機類似,動物的視覺需要很大的能量;對於像人類這樣的大型生物來說,這沒什麼大不了的,但蒼蠅會用10%到20%的靜息能量來驅動大腦,而大腦大部分用於視覺處理。為了降低成本,一些蒼蠅的複眼上有一個小的高解析度區域。它們把頭轉向想看得更清楚的地方,比如追逐獵物或配偶時。這節省了在整個視野中使用高解析度的能量。

模仿自然

這款新開發的相機受到了大自然的啟發,研究人員使用超低功耗的黑白相機來模仿動物的視覺。在機械臂的幫助下,攝像機可以在一個視場中移動,機械臂由團隊施加高壓進行控制,從而使它能夠彎曲並移動相機。攝像頭和機械臂可以通過120米外的智慧型手機通過藍牙控制。

攝像機測試

研究人員在兩種不同類型的甲蟲上測試了攝像機,實驗結束後,這些甲蟲至少存活了一年。該研究的聯合作者、華盛頓大學電子與計算機工程專業博士生說:「我們確保甲蟲在攜帶我們的系統時仍能正常移動,它們能夠自由地穿過碎石,爬上斜坡,甚至爬樹。我們在系統中增加了一個小型加速度計,以便能夠探測到甲蟲的移動,然後只在那段時間捕捉圖像;有了加速計,我們可以根據甲蟲的活動水平記錄6個小時或更長時間的圖像。」

研究人員稱,這項技術可以應用於生物學和探索領域,他們希望未來的版本能夠使用太陽能。不過該團隊也承認,這項技術可能會引發某些隱私問題。作為研究人員,堅信把事情公開化是非常重要的,這樣人們才能意識到風險,從而開始想出解決問題的辦法。

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