微型无线摄像机:装在昆虫背上的GoPro

作者: 学术君

来源: 学术头条

发布日期: 2020-07-16

华盛顿大学的研究人员开发了一种微型无线可操控摄像机,可以搭载在昆虫身上,让每个人都有机会看到蚁人眼中的世界。该摄像机安装在一个可以旋转60度的机械臂上,以每秒1到5帧的速度向智能手机传输视频,允许观看者捕获高分辨率图像、全景拍摄或跟踪移动的对象,且消耗最小的能量。整个系统重约250毫克,相当于扑克牌的十分之一,研究人员将其安装在活甲虫和昆虫大小的机器人上进行了实验。

你见过装在昆虫背上的GoPro吗?在电影《蚁人》中,蚁人可以缩小体型,骑在一只昆虫背上飞行。而现在,华盛顿大学的研究人员开发了一种微型无线可操控摄像机,它也可以搭载在昆虫身上,让每个人都有机会看到蚁人眼中的世界。这个摄像头安装在一个可以旋转60度的机械臂上,以每秒1到5帧的速度向智能手机传输视频,允许观看者捕获高分辨率图像、全景拍摄或跟踪移动的对象,且消耗最小的能量。

整个系统重约250毫克,相当于扑克牌的十分之一,为了展示它的多功能性,研究人员将其安装在活甲虫和昆虫大小的机器人上进行了实验。相关研究结果于7月15日发表在《科学机器人》杂志上。研究论文资深作者、华盛顿大学艾伦计算机科学与工程学院副教授Shyam Gollakota表示,视觉对于沟通和导航来说是非常重要的,但在如此小的尺寸上做到这一点是极具挑战性的。

因此,在我们的工作之前,无线视觉还不可能应用于小型机器人或昆虫。研究人员通过模仿苍蝇的视觉系统,研发了一台微型、超低功耗的黑白相机,它可以借助机械臂扫描整个视野。当团队施加高电压时,手臂会移动,使材料弯曲,并将摄像机移动到所需的位置。而且,这款摄像头和手臂,可以通过蓝牙由智能手机在120米外控制。

研究人员将他们的迷你GoPro系统安装在两种不同类型的甲虫背上——装死甲虫(death-feigning beetle)和松形甲虫(Pinacate beetle)。为了证明这套相机系统“人畜无害”,研究人员在实验结束后,观察到这些甲虫还至少存活了一年时间。此外,研究人员还在该套相机系统中增加了一个小型加速度计,以便能够探测到甲虫的移动,这样就能让相机只在甲虫运动的时间里开机工作。

研究人员还利用他们的摄像系统,设计了世界上最小的具有无线视觉的电力自主机器人。研究人员表示,该系统的应用可以从生物学到探索新环境,未来版本的相机也将需要更少的电力,并且不需要电池,比如可以是太阳能的。事实上,这并不是华盛顿大学的研究人员第一次与昆虫“合作”。2018年12月,他们宣布开发出了第一个飞行无线平台,包括传感器,无线通信和位置跟踪器,其电源既强大又轻便,可以连接到大黄蜂上。

之后,华盛顿大学的工程师们又推出了RoboFly,它是一种比牙签略重的机器人昆虫,由机器人上方附着的光伏电池供电。但凭借其微小的电池,它最多只能完成起飞和降落。尽管该团队对轻量、低功耗移动相机的潜力感到兴奋,但研究人员承认,这项技术也带来了一系列新的隐私风险。作为研究人员,我们坚信把东西放到公共领域是非常重要的,这样人们才会意识到风险,才会开始想出解决办法来解决问题。

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