В Вашингтоне опробовали мини-камеры для насекомых
Конструкторы Вашингтонского университета (University of Washington, UW) создали рабочий прототип миниатюрной беспроводной видеокамеры, которую могут переносить насекомые или насекомоподбные роботы.
Такого рода разработки ведутся давно, но успеху до сих пор препятствовала необходимость создания именно автономного устройства. Его батареи и модули обработки и передачи данных делали вес камеры неподъемным даже для относительно сильных жучков.
Конструкторы решили ориентироваться на монохромную камеру относительно небольшого разрешения, которое тем не менее позволило бы видеть мир глазами насекомого с более-менее различимыми человеческим глазом подробностями.
В итоге получилось устройство, способное передавать видео на смартфон со скоростью от 1 до 5 кадров в секунду. Камера установлена на механическом рычаге, который может поворачиваться на 60 градусов. Это позволяет зрителю делать панорамный снимок с высоким разрешением или отслеживать движущийся объект, затрачивая при этом минимальное количество энергии.
Камера вместе с поворотным механизмом весит около 250 миллиграммов, что составляет примерно одну десятую веса игральной карты. Устройство опробовали на живых жуках и мини-роботах размером с насекомое. В ходе экспериментов носители вместе с камерами перемещались по различным покрытиям, а живые насекомые даже лазали по деревьям.
«Животные, также как и камеры, созданные человеком, затрачивают много энергии на зрение», - комментирует один из участников проекта Сойер Фуллер (Sawyer Fuller), профессор кафедры машиностроения UW. - «Для крупных существ это не имеет критического значения, но те же мухи используют от 10 до 20% энергии покоя только для питания своего мозга, и большая часть этой энергии расходуется именно для визуальной обработки. Чтобы сократить энергорасходы, глаза мух устроены таким образом, что только ограниченная их часть имеет высокое разрешение. Чтобы увидеть в деталях какой-то особо важный объект муха поворачивает голову в нужную сторону. Это актуально для погони за добычей или полета за сородичем. И серьезно экономит общие затраты энергии».
Применив схожий принцип конструкторы как раз и добились существенного снижения веса миниатюрной камеры. Чтобы имитировать зрение животного, исследователи использовали черно-белую не широкоугольную камеру со сверхнизким энергопотреблением. Для увеличения площади обзора служит упомянутый механический рычаг. Его «рука» перемещается, когда к металлу приложено напряжение, при отсутствии камера возвращается в исходное положение. Это похоже на тот принцип по которому люди могут держать голову повернутой в одном направлении только в течение короткого периода времени, напрягая мышцы, а в состоянии покоя голова возвращается в свое привычное положение.
«Одним из преимуществ возможности перемещения камеры является то, что вы можете получить обзор того, что происходит, не потребляя огромного количества энергии», - пояснил Викрам Айер (Vikram Iyer), аспирант UW. - «Кроме того, если речь о искусственном носителе, то мы можем отслеживать движущийся объект, не тратя энергию на перемещение всего робота. При этом итоговые изображения поворачиваемой камеры имеют более высокое разрешение, чем при использовании широкоугольного объектива, где аналогичное количество пикселей, отвечает за всю рассматриваемую площадь».
До момента полной разрядки аккумулятора камера способна обеспечивать передачу данных на протяжении приблизительно часа. Чтобы увеличить эффективное время ее использования и активизировать камеру только в момент движения, в комплект добавили акселерометр.
При экспериментах с носителями-роботами удалось решить еще одну проблему. Она связана с принципом перемещения миниботов, которые передвигаются за счет вибрации. Последняя негативно влияет на качество картинки, но конструкторы успешно справились и с этой задачей.