Máy ảnh truyền video đến điện thoại thông minh ở tốc độ 1 đến 5 khung hình mỗi giây và được đặt trên một cánh tay cơ khí có thể xoay 60 độ. Điều này cho phép người xem chụp được ảnh có độ phân giải cao, toàn cảnh hoặc theo dõi đối tượng chuyển động trong khi tiêu hao một lượng năng lượng tối thiểu. Cả hệ thống chỉ nặng khoảng 250 miligam, tức là bằng khoảng một phần mười trọng lượng của một thẻ bài. Để chứng minh tính linh hoạt của hệ thống này, nhóm nghiên cứu đã gắn nó lên trên những con bọ cánh cứng và robot có kích cỡ côn trùng.

Camera siêu nhỏ bên cạnh một đồng xu

Các máy ảnh nhỏ điển hình, chẳng hạn như những máy ảnh được sử dụng trong điện thoại thông minh, sử dụng nhiều năng lượng để chụp ảnh góc rộng, độ phân giải cao và không hoạt động ở quy mô côn trùng. Mặc dù các máy ảnh rất nhẹ, nhưng kích thước pin mà chúng cần làm cho toàn bộ hệ thống trở nên quá to và nặng để có thể gắn lên côn trùng hoặc robot có kích thước côn trùng.

Nhóm nghiên cứu đã ứng dụng các kiến thức có được từ sinh học. Tương tự như máy ảnh, thị giác ở động vật đòi hỏi rất nhiều năng lượng. Một ví dụ là ruồi đang sử dụng từ 10 đến 20 % năng lượng nghỉ ngơi chỉ để cung cấp cho bộ não của chúng, mà hầu hết trong số đó được dành cho xử lý thị giác. Để giảm tiêu tốn năng lượng, một vài loại ruồi chỉ có một vùng nhỏ trên mắt là có độ phân giải cao. Chúng quay đầu để điều khiển nơi chúng muốn nhìn rõ hơn, chẳng hạn như để đuổi theo con mồi hoặc bạn tình.

Để bắt chước tầm nhìn của một con vật, các nhà nghiên cứu đã sử dụng một chiếc máy ảnh đen trắng cực nhỏ, tiêu tốn rất ít năng lượng và có thể quét qua một góc nhìn với sự trợ giúp của một cánh tay cơ khí. Máy ảnh và cánh tay được điều khiển qua Bluetooth từ điện thoại thông minh trong phạm vi khoảng cách lên tới 120 mét.

Các nhà nghiên cứu đã gắn hệ thống di động của chúng vào lưng của hai loại bọ cánh cứng khác nhau - một con bọ cánh cứng giả chết và một con bọ cánh cứng Pinacate. Các con bọ cánh cứng tương tự đã được chứng minh là có thể mang được hơn nửa gram, các nhà nghiên cứu cho biết. Bọ cánh cứng cũng sống ít nhất một năm sau khi thí nghiệm kết thúc.

Nhóm nghiên cứu đã thêm một gia tốc kế nhỏ vào hệ thống của mình để có thể phát hiện khi con bọ di chuyển. Sau đó, nó chỉ chụp được hình ảnh trong thời gian đó. Nếu camera chỉ phát liên tục mà không có gia tốc kế này thì sẽ hết pin trong 1 đến 2 giờ. Với máy đo gia tốc, camera có thể làm việc trong sáu giờ trở lên, tùy thuộc vào mức độ hoạt động của bọ cánh cứng. Video trực quan về thử nghiệm này đã được đăng trên kênh Youtube.

Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng hệ thống camera của họ để thiết kế robot tự hành không dây hoạt động trên mặt đấy nhỏ nhất thế giới. Robot kích cỡ côn trùng này sử dụng các rung động để di chuyển và tiêu thụ năng lượng gần như tương đương với các bộ đàm Bluetooth công suất thấp. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng các rung động đã làm rung camera và tạo ra những hình ảnh bị bóp méo. Vấn đề này được giải quyết bằng cách cho robot dừng lại trong giây lát, chụp ảnh và sau đó tiếp tục hành trình. Với chiến lược này, hệ thống vẫn có thể di chuyển khoảng 2 đến 3 cm mỗi giây, nhanh hơn bất kỳ robot nhỏ nào khác sử dụng rung động để di chuyển, và có thời lượng pin khoảng 90 phút.

Trong khi nhóm nghiên cứu rất hào hứng về tiềm năng của máy ảnh di động nhẹ và ít tiêu tốn năng lượng, các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng công nghệ này đi kèm với một loạt rủi ro riêng tư mới. Các ứng dụng có thể bao gồm từ sinh học đến khám phá môi trường mới lạ, các nhà nghiên cứu cho biết. Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng các phiên bản tương lai của máy ảnh sẽ cần ít năng lượng hơn, không cần pin và có khả năng sử dụng năng lượng mặt trời.

"Đây là lần đầu tiên chúng tôi có góc nhìn từ ​​phía sau con bọ trong khi nó đi dạo xung quanh. Có rất nhiều câu hỏi bạn có thể khám phá, chẳng hạn như con bọ phản ứng với những kích thích khác nhau mà nó nhìn thấy trong môi trường như thế nào", một nhà nghiên cứu cho biết. "Nhưng ngoài ra, côn trùng có thể vượt qua môi trường đá, điều này thực sự là thách thức đối với robot kích cỡ nó. Vì vậy, hệ thống này cũng có thể giúp chúng tôi quan sát hoặc thu thập mẫu từ các vùng không gian khó di chuyển". Chi tiết tham khảo tại:

Vikram Iyer, Ali Najafi, Johannes James, Sawyer Fuller, Shyamnath Gollakota. Wireless steerable vision for live insects and insect-scale robots. Science Robotics, 2020; 5 (44): eabb0839 DOI: 10.1126/scirobotics.abb0839

(Sưu tầm)
VIỆN IMC
Tòa nhà IMC Tower, Số 176 Trường Chinh, Phường Khương
Thượng, Quận Đống Đa, Thành phố Hà Nội, Việt Nam
Tel/Fax : (+84) 24 3566 6232 / 24 3566 6234
Email: contact@imc.org.vn   Website: http://imc.org.vn