В фильме «Человек-Муравей» заглавный герой может уменьшаться в размерах и путешествовать по парящим на спине насекомого. Теперь исследователи из Университета Вашингтона разработали крошечный беспроводной камеры управляемые, которые также могут прокатиться на борту насекомое, давая каждому шанс увидеть Человек-Муравей взгляд на мир.
Камера, которая транслирует потоковое видео на смартфоне на от 1 до 5 кадров в секунду, садится на механическую руку, которая может поворачиваться на 60 градусов. Это позволяет зрителю, чтобы захватить высокое разрешение, панорамная съемка или отслеживать движущийся объект, затратив при этом минимальное количество энергии. Чтобы продемонстрировать универсальность этой системы, которая весит около 250 миллиграмм — около одной десятой массы игральная карта-команда установила его поверх живых жуков и насекомых размера роботов.
Результаты будут опубликованы 15 июля в области науки робототехники.
«Мы создали низким энергопотреблением, малым весом, беспроводная камера, которая может захватить вид от первого лица, что происходит от живого насекомого или создать видение для малых роботов,» сказал старший автор Шьям Gollakota, в ию доцент пол Г. Аллен школа информатики и инженерии. «Зрение-это так важно для общения и навигации, но это очень трудно сделать это в таком маленьком масштабе. В итоге, до нашей работы, беспроводной видения не представлялось возможным для небольших роботов и насекомых».
Типичный небольшой камеры, такие как те, которые используются в смартфонах, используют много энергии, чтобы захватить широкий угол, высокое разрешение фотографий, и что не работает в масштабах насекомого. А сами камеры имеют небольшой вес, батареи они должны их принять в целом система слишком большая и тяжелая для насекомых, или насекомых размером с роботы — таскать. Так, команда взяла урок из биологии.
«Похожи на камеры, зрение у животных требует много энергии,» сказал соавтор Сойер Фуллер, доцент Университета машиностроения. «Это не большое дело в более крупных созданий, как люди, но и мухи, используя от 10 до 20% от их энергии покоя только к власти их мозги, большая часть которых посвящена визуальной обработки. Чтобы помочь сократить расходы, некоторые мухи имеют небольшие, с высоким разрешением области их фасеточные глаза. Они поворачивают головы, чтобы направить, где они хотят видеть дополнительную ясность, как, например, преследуя добычу или самку. Это экономит энергию за имеющие высокое разрешение по всей их поля зрения».
Чтобы имитировать видение животного, ученые использовали крошечный, ультра-низким энергопотреблением черно-белые камеры, которые могут несутся через поле зрения с помощью механической руки. Рука двигается, когда команда применяется высокое напряжение, что делает материал согнуть и переместить камеру в нужную позицию. Если команда применяет больше силы, рука остается при этом угол около минуты, а затем расслабиться в исходное положение. Это подобно тому, как люди могут держать свои головы повернулись в одном направлении только в течение короткого периода времени, прежде чем вернуться к более нейтральной позиции.
«Одним из преимуществ, чтобы быть в состоянии перемещать камеру, что вы можете получить вид широкоугольный того, что происходит, не потребляя огромное количество электроэнергии», — сказал со-ведущий автор Викрам Айер, Ию докторант в области электротехники и вычислительной техники. «Мы можем отслеживать движущийся объект без необходимости тратить энергию на перемещение всего робота. Этих изображений также в более высоком разрешении, чем если бы мы использовали широкоугольный объектив, который создает изображение с одинаковым количеством пикселей делится на гораздо большей площади».
Камеры и рычага контролируется через Bluetooth с помощью смартфона с расстояния до 120 метров, просто немного больше, чем футбольное поле.
Исследователи прикрепили их съемная система спинки двух разных видов жуков-смерть, изображая жука и жука Пинакате. Похожие Жуков, как было известно, чтобы иметь возможность перевозить грузы тяжелее полграмма, говорят исследователи.
«Мы убедились, что Жуков по-прежнему мог двигаться правильно, когда они несли наши системы», — сказал со-ведущий автор Али Наджафи, в ию докторант в области электротехники и вычислительной техники. «Они имели возможность свободно перемещаться по гравию, вверх по склону, и даже лазать по деревьям».
Жуков тоже жили по крайней мере год после того, как эксперимент закончился.
«Мы добавили небольшой акселерометр в нашу систему, чтобы быть в состоянии определить, когда жук движется. Затем он захватывает изображения только в течение этого времени», — сказал Айер. «Если камера будет постоянно течь без этого акселерометра, мы могли бы записать от одного до двух часов, прежде чем батарея умерла. С помощью акселерометра, мы могли бы записать в течение шести часов или более, в зависимости от уровня активности жука».
Исследователи также использовали свои системы камеры, чтобы дизайн маленькой в мире земном, мощность-автономный робот с беспроводной видения. Это насекомое по размеру робот использует вибрации для перемещения и потребляет почти такую же силу, как маломощные радиомодули Bluetooth нужно работать.
Однако ученые обнаружили, что колебания пожал камеры и производят искаженные образы. Исследователи решили эту проблему, робот остановить мгновение, сфотографировать, а затем возобновит свой путь. С этой стратегией, система была еще в состоянии передвигаться от 2 до 3 сантиметров в секунду-быстрее, чем любой другой робот, который использует вибрации для переезда, и срок службы батареи составляет около 90 минут.
Пока команда захватывает потенциал для легких и маломощных мобильных камер, исследователи признают, что эта технология поставляется с новым набором рисков конфиденциальности.
«Как исследователи, Мы твердо верим, что это действительно важно, чтобы положить вещи в открытом доступе, чтобы люди осведомлены о рисках и поэтому люди могут начать придумывать пути их решения», — сказал Gollakota.
Приложения могут варьироваться от биологии к изучению романа средах, утверждают исследователи. Команда надеется, что в будущих версиях камеры потребуется еще меньше энергии и быть свободным от аккумулятора, потенциально солнечных батареях.
«Это первый раз, что у нас есть вид от первого лица со спины жука, пока он ходит. Есть столько вопросов, которые вы могли бы исследовать, например, как жук реагирует на разные раздражители, которые он видит в окружающей среде?» Сказал Айер. «Но кроме того, насекомые могут проходить по каменистой среде, которая является действительно сложной для роботов, чтобы сделать в этом масштабе. Так что такая система может также помочь нам, позволяя нам увидеть или собирать образцы из сложных пространств».
Это исследование финансировалось стипендий Microsoft и Национальный научный фонд.
Видео: https://www.youtube.com/watch?v=115BGUZopHs&feature=emb_logo
почувствуйте разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!