Камера на жуке транслирует мир через их глаза

Ученые из Университета Вашингтона (UW) в Сиэтле разработали небольшую беспроводную камеру, которую можно установить на спину живых жуков и роботов размером с насекомых для трансляции живого видео с точки зрения насекомого.

Миниатюрная камера, описанная как «GoPro для жуков», весит около 250 миллиграммов (примерно одну десятую веса игральной карты) и потребляет минимальное количество энергии.

Она транслирует видеоклипы со скоростью от одного до пяти кадров в секунду (1-5 FPS) низкого разрешения, черно-белые кадры на ближайший смартфон с спины жука, используя Bluetooth на расстоянии до 120 метров. Отправляемые на смартфон кадры имеют разрешение 160 на 120 пикселей.

Камера установлена на механической руке, которая может поворачиваться на 60 градусов, что позволяет зрителю захватывать высококачественные панорамные снимки или отслеживать движущийся объект, потребляя минимальное количество энергии.

«Мы создали беспроводную камеру с низким потреблением энергии и малым весом, которая может захватывать вид от первого лица того, что происходит с настоящим живым насекомым, или создавать видение для небольших роботов», — сказал старший автор Шьям Голлакотта, доцент UW в Школе компьютерных наук и инженерии имени Пола Г. Аллена.

«Зрение так важно для общения и навигации, но это крайне сложно сделать в таком маленьком масштабе. В результате, до нашей работы беспроводное зрение не было возможным для небольших роботов или насекомых».

По словам Голлакотты, захват видео во время движения жуков имеет преимущество в экономии энергии по сравнению с роботами или дронами, похожими на насекомых.

«Эта мобильность действительно сильно разряжает батарею», — говорит он. «Объединив эти две разные вещи — живых животных с датчиками — вы, по сути, получаете лучшее из обоих миров».

Камера питается от литий-полимерной батареи, которая может работать более часа при непрерывной трансляции, говорит соавтор Викрам Айер, аспирант UW в области электротехники и компьютерной инженерии.

Чтобы сохранить заряд батареи, исследователи включили акселерометр в камеру, чтобы делать фотографии только тогда, когда насекомое движется. Таким образом, камера может работать шесть часов на полном заряде.

«Мы добавили небольшой акселерометр в нашу систему, чтобы иметь возможность обнаруживать, когда жук движется. Тогда она делает снимки только в это время», — сказал Айер.

«Если камера просто непрерывно транслирует без этого акселерометра, мы могли бы записывать от одного до двух часов, прежде чем батарея разрядится. С акселерометром мы могли бы записывать шесть часов или больше, в зависимости от уровня активности жука».

Исследователи прикрепили свой съемный рюкзак к двум различным видам: гладкому жуку-имитатору смерти (Asbolus laevis) и жуку-пинакате (Eleodes nigrina), которые известны тем, что могут нести грузы весом более полуграмма.

«Мы убедились, что жуки все еще могут правильно двигаться, когда они несут нашу систему», — сказал соавтор Али Наджафи, аспирант UW в области электротехники и компьютерной инженерии. «Они могли свободно передвигаться по гравию, подниматься по склону и даже лазить по деревьям».

Жуки также прожили как минимум год после завершения эксперимента.

После исследований с насекомыми команда также использовала свою камеру для разработки «самого маленького наземного автономного робота с беспроводным зрением», продемонстрированного после системы, использованной на насекомых.

Хотя исследователи воодушевлены перспективами легких и маломощных мобильных камер, они также признали, что возникнут проблемы с конфиденциальностью, поскольку это может привести к тайному наблюдению.

«Как исследователи, мы твердо верим, что очень важно помещать вещи в общественное пространство, чтобы люди осознавали риски и могли начать разрабатывать решения для их устранения», — сказал Голлакотта.

Команда опубликовала результаты исследования в журнале «Scientific Robotics» 15 июля.