Une caméra montée sur scarabée diffuse le monde à travers leurs yeux

Des scientifiques de l’Université de Washington (UW) à Seattle ont développé une petite caméra sans fil qui peut être montée sur le dos de scarabées vivants et de robots de la taille d’insectes pour diffuser des images en direct du point de vue d’un insecte.

La caméra miniature décrite comme “GoPro pour scarabées” pèse environ 250 milligrammes (environ un dixième du poids d’une carte à jouer) et consomme une quantité minimale d’énergie.

Elle diffuse des clips vidéo à un rythme d’une à cinq images par seconde (1-5 FPS) d’images en noir et blanc de basse résolution vers un smartphone à proximité depuis le dos d’un scarabée en utilisant Bluetooth sur une distance allant jusqu’à 120 mètres. Les images envoyées au smartphone ont une résolution de 160 par 120 pixels.

La caméra est fixée à un bras mécanique qui peut pivoter de 60 degrés, ce qui permet au spectateur de capturer une vue panoramique haute résolution ou de suivre un objet en mouvement tout en consommant une quantité minimale d’énergie.

“Nous avons créé un système de caméra sans fil, léger et à faible consommation d’énergie qui peut capturer une vue à la première personne de ce qui se passe depuis un insecte vivant ou créer une vision pour de petits robots,” a déclaré l’auteur principal Shyam Gollakota, professeur associé à l’UW dans l’École d’informatique et d’ingénierie Paul G. Allen.

“La vision est très importante pour la communication et la navigation, mais il est extrêmement difficile de le faire à une si petite échelle. En conséquence, avant notre travail, la vision sans fil n’était pas possible pour de petits robots ou des insectes.”

Selon Gollakota, capturer des images pendant que les scarabées se déplacent a un avantage en matière d’économie d’énergie par rapport aux robots ou drones de type insecte.

“Cette mobilité épuise vraiment beaucoup la batterie,” dit-il. “En combinant ces deux choses différentes – des animaux vivants avec des capteurs – vous obtenez essentiellement le meilleur des deux mondes.”

La caméra est alimentée par une batterie lithium-polymère qui peut fonctionner pendant plus d’une heure lorsqu’elle est diffusée en continu, déclare Vikram Iyer, co-auteur principal et doctorant en ingénierie électrique et informatique à l’UW.

Pour économiser la durée de vie de la batterie, les chercheurs ont inclus un accéléromètre dans la caméra pour capturer des photos uniquement lorsque l’insecte est en mouvement. En faisant cela, la caméra pourrait fonctionner pendant six heures sur une charge complète.

“Nous avons ajouté un petit accéléromètre à notre système pour pouvoir détecter quand le scarabée bouge. Ensuite, il ne capture des images que pendant ce temps,” a déclaré Iyer.

“Si la caméra diffuse simplement en continu sans cet accéléromètre, nous pourrions enregistrer une à deux heures avant que la batterie ne meure. Avec l’accéléromètre, nous pourrions enregistrer pendant six heures ou plus, selon le niveau d’activité du scarabée.”

Les chercheurs ont attaché leur sac à dos amovible à deux espèces différentes, le scarabée à mort simulée lisse (Asbolus laevis) et le scarabée pinacate (Eleodes nigrina), qui sont connus pour pouvoir porter des charges plus lourdes qu’un demi-gramme.

“Nous avons veillé à ce que les scarabées puissent encore se déplacer correctement lorsqu’ils portaient notre système,” a déclaré Ali Najafi, co-auteur principal et doctorant en ingénierie électrique et informatique à l’UW. “Ils ont pu naviguer librement sur des graviers, monter une pente et même grimper aux arbres.”

Les scarabées ont également vécu pendant au moins un an après la fin de l’expérience.

Après avoir effectué des recherches avec les insectes, l’équipe a également utilisé leur système de caméra pour développer “le plus petit robot terrestre autonome en énergie avec vision sans fil”, démontré après le système utilisé sur les insectes.

Bien que les chercheurs soient enthousiasmés par la perspective de caméras mobiles légères et à faible consommation d’énergie, ils ont également reconnu qu’il y aurait des problèmes de confidentialité car cela a le potentiel de surveillance secrète.

“En tant que chercheurs, nous croyons fermement qu’il est vraiment important de mettre les choses dans le domaine public afin que les gens soient conscients des risques et que les gens puissent commencer à trouver des solutions pour y remédier,” a déclaré Gollakota.

L’équipe a publié les résultats de la recherche dans le journal “Scientific Robotics” le 15 juillet.