الكاميرات المستوحاة من عيون الحشرات يمكن أن تمنح الروبوتات رؤية أوسع

تتيح الكاميرات المستوحاة من العيون المركبة للحشرات مجال رؤية واسع للغاية بدون عدسات باهظة الثمن، ومن المحتمل أن توفر أجهزة استشعار بصرية رخيصة وبسيطة وخفيفة الوزن للملاحة أو التتبع في الروبوتات والسيارات ذاتية القيادة.

تمتلك الحشرات مثل اليعسوب عيونًا توفر، في أزواج، مجالًا للرؤية يبلغ 360 درجة تقريبًا وتساعدها على تجنب الحيوانات المفترسة بمهارة. تتكون عيونهم من العديد من الأوماتيديا، وهي في الأساس أنابيب ذات عدسة بسيطة في أحد طرفيها ومستقبل ضوئي أساسي في الطرف الآخر. تتكون رؤيتهم من مدخلات تشبه البكسل من حزم كبيرة من هذه الأوماتيديا.

لقد أثبت إنشاء كاميرات يمكنها تحقيق نفس الشيء بتكلفة ميسورة، إما عن طريق تغطية نصف الكرة الأرضية بأجهزة استشعار للصور أو عن طريق إنشاء عدسات متعددة لتوجيه الضوء إلى جهاز استشعار مركزي، أنه أمر صعب. الآن قام زيونج فان وزملاؤه في جامعة هونج كونج للعلوم والتكنولوجيا بتكرار بنية عيون الحشرات باستخدام أسلاك نانوية مصنوعة من مادة بلورية تسمى البيروفسكايت، دون الحاجة إلى عدسات مصنعة بدقة.

يتكون تصميمهم من نصف كرة مطبوع ثلاثي الأبعاد يبلغ عرضه حوالي 2 سم مع 121 فتحة، يبلغ قطر كل منها 1 مم، والتي تعمل ككاميرا بسيطة ذات ثقب صغير. في كل ثقب، يوجه سلك البيروفسكايت النانوي الضوء من مجال رؤية ضيق للغاية مباشرة إلى مستشعر الضوء، وتقوم الإلكترونيات بدمج النتائج في إطار واحد. يمكن للعين الاصطناعية توليد صور بمجال رؤية يصل إلى 140 درجة، ويمكن للزوج المتداخل أن يمتد هذا إلى 220 درجة.

يقول فان إن هذا يمكن أن يمثل دفعة كبيرة في بعض تطبيقات الروبوتات، كما هو الحال في سرب من الطائرات بدون طيار التي تحلق في تشكيل قريب. ويقول: “إنهم بحاجة إلى الحفاظ على مسافة، ربما بضعة أمتار عن بعضهم البعض، لذلك يحتاجون إلى معرفة الموقع الدقيق والسرعة النسبية التي يقتربون بها من بعضهم البعض ويبتعدون عن بعضهم البعض”. «لذا فإن العين المركبة مهمة؛ فهو يتمتع بمجال رؤية أوسع وحساسية للحركة أيضًا.

وقام الباحثون أيضًا ببناء زوج من العيون المركبة الاصطناعية الأصغر حجمًا مع 37 مستشعرًا للضوء. لقد قاموا بتزويد طائرة بدون طيار كوادكوبتر بهذا النظام وتمكنوا من استخدامه لتتبع كلب آلي على الأرض.

ويقول فان إن تصميم العين المركبة يستفيد أيضًا من كونه بسيطًا وخفيفًا ورخيصًا، لكنه لن يحل محل الكاميرات التقليدية بالكامل. وبدلاً من ذلك، يعتقد أن الأجهزة ستوفر بيانات تكميلية مفيدة للروبوتات والآلات الأخرى، مثل السيارات ذاتية القيادة.