受昆虫眼睛启发的相机可以为机器人提供更广阔的视野

双目视觉系统由两个人工复眼组成,每个复眼包含 37 个光传感器

Zhiyong Fan et al. (2024)

受昆虫复眼启发的相机无需昂贵的镜头即可实现极宽的视野,有可能为机器人和无人驾驶汽车的导航或跟踪提供廉价、简单且轻便的视觉传感器。

蜻蜓等昆虫的眼睛成对提供几乎 360 度的视野,帮助它们巧妙地躲避捕食者。 它们的眼睛由许多小眼组成,这些小眼本质上是一根管子,一端有一个简单的晶状体,另一端有一个基本的感光器。 他们的视觉由来自大束小眼的像素状输入组成。

事实证明,通过用图像传感器覆盖半球或通过创建多个镜头将光线引导到中央传感器来创建能够以经济实惠的方式实现相同目标的相机具有挑战性。 现在 Zhiyong Fan 他和香港科技大学的同事使用由钙钛矿晶体材料制成的纳米线复制了昆虫眼睛的结构,而不需要精确制造的镜片。

他们的设计由一个直径约 2 厘米的 3D 打印半球组成,有 121 个开口,每个开口直径为 1 毫米,其作用就像一个简单的针孔相机。 在每个孔中,钙钛矿纳米线将来自非常窄视场的光直接引导到光传感器上,电子器件将结果组合成单个帧。 人工眼可以生成视野为 140 度的图像,而重叠的一对可以将视野扩展到 220 度。

范说,这可能会对某些机器人应用产生巨大的推动作用,例如在近距离编队飞行的无人机群中。 “他们需要保持一定的距离,也许彼此相距几米,因此他们需要知道精确的位置以及彼此接近和远离的相对速度,”他说。 “所以复眼很重要; 它具有更广阔的视野和运动敏感性。”

研究人员还建造了一对较小的人造复眼,配有 37 个光传感器。 他们在四轴飞行器无人机上安装了该系统,并能够用它来跟踪地面上的机器狗。

范表示,复眼设计还具有简单、轻便和便宜的优点,但它不会完全取代传统相机。 相反,他认为这些设备将提供对机器人和其他机器(例如自动驾驶汽车)有用的补充数据。

主题:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

近期新闻​

编辑精选​