محققان برای حشرات کوله‌پشتی طراحی کردند / نگاه به مناظر از دید حیوانات با ریزترین دوربین + فیلم

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، در فیلم «مرد مورچه‌ای»، شخصیت اصلی داستان می‌تواند به اندازه یک حشره بشود و با پنهان کردن خود روی پشت آن سفر کند. محققان دانشگاه واشنگتن از این فیلم ایده گرفته‌اند و یک دوربین قابل کنترل بی‌سیم طراحی کرده‌اند که روی پشت حشره قرار می‌گیرد و به ما امکان می‌دهد که مناظر را از دید یک حشره ببینیم.

این دوربین که ویدئو‌های ثبت شده‌اش را با سرعت یک تا پنج فریم در ثانیه به یک تلفن هوشمند منتقل می‌کند، روی یک بازوی مکانیکی قرار دارد و از همین رو ۶۰ درجه آزادی دارد و این به بیننده امکان می‌دهد حتی عکس‌های پانوراما ضبط کند یا یک شیء متحرک را ردیابی کند. این دوربین همچنین مصرف انرژی بسیار پایینی دارد و عکس‌های با وضوح بالا می‌گیرد. این تیم تحقیقاتی برای نشان دادن ویژگی‌های این سیستم که فقط ۲۵۰ میلی‌گرم وزن- تقریبا یک دهم وزن یک کارت بازی- دارد، آن را روی یک سوسک زنده و روبات‌های اندازه حشره سوار کردند.

محققان در این مورد می‌گویند: یک سیستم دوربین بی‌سیم کم مصرف و کم وزن و بی‌سیمی را طراحی کرده‌ایم که می‌تواند به صورت اول شخص، مناظر را از دید یک حشره زنده واقعی ببیند و به ما کمک کند که در مورد این جانداران بیشتر بدانیم. از سوی دیگر این دوربین برای روبات‌های کوچک نیز کاربرد دارد و می‌تواند به عنوان چشم، به آن‌ها بینایی بدهد.

 

محققان ادعا می‌کنند که چشم‌انداز و دید بصری برای ارتباطات و ناوبری بسیار مهم است، اما انجام چنین کار‌هایی در مقیاس بسیار ریز واقعا چالش‌برانگیز است. دوربین‌های کوچک معمولی، مانند دوربین‌های تلفن هوشمند، برای گرفتن عکس‌هایی با وضوح بالا و دید وسیع، انرژی بسیاری مصرف می‌کنند و همین امر آن را برای مقیاسی در حد حشرات نامناسب می‌کند.

 

از سوی دیگر، این گونه دوربین‌ها خودشان وزن زیادی ندارند، اما باتری مورد نیازشان بزرگ و سنگین است و به همین دلیل مناسب سوار کردن روی حشره نیستند. همه این دلایل موجب شد که تیم تحقیقاتی قبل از طراحی دوربینش ابتدا درس زیست‌شناسی بخواند.

 

محققان با مطالعه زیست‌شناسی یاد گرفتند که بینایی در حیوانات نیز مانند دوربین‌ها نیاز به قدرت زیاد دارد. این موضوع در موجودات بزرگ‌تر مانند انسان صدق نمی‌کند، اما مثلا مگس‌ها ۱۰ تا ۲۰ درصد انرژی خود را صرف مغز خود می‌کنند که بیشترین عملکرد مغزشان مربوط به پردازش بصری می‌شود. به همین دلیل است که برخی از مگس‌ها چشم‌های ترکیبی‌ای دارند که فقط بخش کوچکی از آن تصاویر را با وضوح بالا ثبت می‌کند. از این رو، در مواقع خاص مثلا زمانی که طعمه یا جفت خود را تعقیب می‌کنند، سرشان را می‌چرخانند تا بتوانند آن را با وضوح بیشتری ببینند. این امر موجب صرفه‌جویی در مصرف انرژی‌شان در حین دیدن می‌شود.

 

محققان برای تقلید از دید حیوانات، از یک دوربین ریز، سیاه و سفید و کم‌مصرف استفاده کردند که با کمک یک بازوی مکانیکی می‌تواند حرکت کند و کل یک منظره را مشاهده کند. این بازوی مکانیکی زمانی حرکت می‌کند که تیم تحقیقاتی ولتاژ بالا روی آن اعمال کنند. این ولتاژ بالا موجب می‌شود که مواد آن خم شوند و دوربین را به سمت موقعیت دلخواه حرکت دهند. اگر تیم تحقیقاتی قدرت بیشتری را اعمال کند، بازوی مکانیکی در یک زاویه خاص به مدت یک دقیقه ثابت می‌ماند و بعد از آن دوباره به موقعیت اصلی خود برمی‌گردد. این کار شبیه به زمانی است که فردی سرش را در موقعیت خاصی قرار می‌دهد تا بتواند در مدت کوتاهی شیئی را دنبال کند و بعد از آن به حالت طبیعی خود برمی‌گردد.

 

دوربین و بازوی مکانیکی آن، از طریق بلوتوث از طریق یک تلفن هوشمند از فاصله ۱۲۰ متری، کمی بیشتر از طول یک زمین فوتبال کنترل می‌شود.

 

علی نجفی، محقق ایرانی که در این تیم تحقیقاتی فعالیت می‌کند و دانشجوی دکتری در رشته مهندسی الکترونیک و کامپیوتر است، می‌گوید: این دوربین کوله‌پشتی را روی دو نوع سوسک با نام‌های Asbolus verrucosus و Pinacate سوار کرد. این سوسک‌ها توانایی حمل نیم گرم بار را دارند و دوربین کوله‌پشتی هم فقط ۲۵ صدم گرم وزن دارد. با این حال مطمئن شدیم که این سوسک‌ها با وجود این کوله‌پشتی قادر به حرکت هستند و می‌توانند به راحتی آن را حمل کنند. در آزمایش‌ها این سوسک‌ها توانستند آزادانه در ماسه سنگی حرکت کنند، از یک شیب و حتی درختان هم بالا بروند.

 

محققان امیدوارند که این سیستم از زیست‌شناسی گرفته تا کاوش در محیط‌های جدید کاربرد داشته باشد. آن‌ها تصمیم دارند نسخه‌های دیگری از این دوربین را طراحی کنند که به انرژی کمتر از این نیاز دارد و مثلا از نور خورشید انرژی خود را تامین می‌کند.