딱정벌레 장착 카메라가 그들의 눈을 통해 세상을 스트리밍하다

워싱턴 대학교(University of Washington, UW) 시애틀 캠퍼스의 과학자들이 살아있는 딱정벌레와 곤충 크기의 로봇 위에 장착할 수 있는 작고 무선 카메라를 개발하여 곤충의 시점에서 실시간 영상을 스트리밍할 수 있게 되었습니다.

‘딱정벌레를 위한 고프로‘라고 설명되는 이 미니어처 카메라는 약 250밀리그램(약 카드 한 장의 10분의 1 무게)이며 최소한의 에너지를 소모합니다.

이 카메라는 딱정벌레의 등에서 블루투스를 사용하여 최대 120미터 거리의 근처 스마트폰으로 저해상도 흑백 영상 클립을 초당 1-5프레임(1-5 FPS) 속도로 스트리밍합니다. 스마트폰으로 전송되는 영상은 160x120 픽셀의 해상도를 가지고 있습니다.

카메라는 60도 회전할 수 있는 기계 팔 위에 장착되어 있어, 시청자가 고해상도 파노라마 샷을 캡처하거나 움직이는 물체를 추적할 수 있도록 하면서 최소한의 에너지를 소모합니다.

“우리는 실제 살아있는 곤충에서 일어나는 일을 1인칭 시점으로 캡처할 수 있는 저전력, 경량 무선 카메라 시스템을 만들었습니다. 또는 작은 로봇을 위한 비전을 생성할 수 있습니다.”라고 UW 컴퓨터 과학 및 공학부의 샴 골라코타(Shyam Gollakota) 부교수가 말했습니다.

“비전은 의사소통과 내비게이션에 매우 중요하지만, 이렇게 작은 규모에서 이를 수행하는 것은 극히 도전적입니다. 결과적으로, 우리의 연구 이전에는 작은 로봇이나 곤충을 위한 무선 비전이 불가능했습니다.”

골라코타에 따르면, 딱정벌레가 움직이는 동안 영상을 캡처하는 것은 곤충과 유사한 로봇이나 드론에 비해 전력 절약의 이점이 있습니다.

“그 이동성은 정말로 배터리를 많이 소모합니다.”라고 그는 말합니다. “이 두 가지를 결합함으로써 – 센서가 장착된 살아있는 동물과 – 기본적으로 두 세계의 장점을 얻는 것입니다.”

카메라는 리튬 폴리머 배터리로 구동되며, 지속적으로 스트리밍할 경우 1시간 이상 작동할 수 있다고 공동 저자이자 UW 전기 및 컴퓨터 공학 박사 과정 학생인 비크람 아이어(Vikram Iyer)가 말했습니다.

배터리 수명을 절약하기 위해 연구자들은 곤충이 움직일 때만 사진을 캡처할 수 있도록 카메라에 가속도를 측정하는 장치를 포함했습니다. 이렇게 하면 카메라는 완전 충전 상태에서 6시간 동안 작동할 수 있습니다.

“우리는 딱정벌레가 움직일 때를 감지할 수 있도록 시스템에 작은 가속도계를 추가했습니다. 그러면 그 시간 동안만 이미지를 캡처합니다.”라고 아이어가 말했습니다.

“카메라가 이 가속도계 없이 지속적으로 스트리밍하면 배터리가 방전되기 전에 1-2시간 녹화할 수 있습니다. 가속도계를 사용하면 딱정벌레의 활동 수준에 따라 6시간 이상 녹화할 수 있습니다.”

연구자들은 부하를 0.5그램 이상 운반할 수 있는 것으로 알려진 두 가지 다른 종인 매끄러운 죽음 흉내 딱정벌레(Asbolus laevis)와 핀아카테 딱정벌레(Eleodes nigrina)에 그들의 분리 가능한 배낭을 부착했습니다.

“우리는 딱정벌레가 우리의 시스템을 운반할 때 여전히 제대로 움직일 수 있도록 했습니다.”라고 공동 저자이자 UW 전기 및 컴퓨터 공학 박사 과정 학생인 알리 나자피(Ali Najafi)가 말했습니다. “그들은 자갈 위를 자유롭게 이동하고, 경사면을 올라가고, 나무를 오르기도 했습니다.”

딱정벌레는 실험이 끝난 후에도 최소 1년 동안 생존했습니다.

곤충과의 연구 후, 팀은 그들의 카메라 시스템을 사용하여 “세계에서 가장 작은 지상형 전력 자율 로봇을 무선 비전과 함께 개발했습니다.”라고 곤충에 사용된 시스템 이후에 시연했습니다.

연구자들은 경량 및 저전력 모바일 카메라의 가능성에 대해 흥분하고 있지만, 비밀 감시의 잠재력 때문에 프라이버시 문제도 인정했습니다.

“연구자로서 우리는 사람들이 위험을 인식하고 이를 해결하기 위한 솔루션을 제시할 수 있도록 공공 영역에 사물을 두는 것이 정말 중요하다고 강하게 믿습니다.”라고 골라코타가 말했습니다.

팀은 7월 15일 ‘Scientific Robotics’ 저널에 연구 결과를 발표했습니다.