间谍活动的未来。甲虫背面的无线摄像机可播放长达120米的视频
西雅图华盛顿大学计算机科学与工程学院,电气与工程系的研究人员开发了一种概念设计,设计了一种248 mg摄像机(外加0.5 g电池),该摄像机附接到甲虫的背部或微型机器人上。
黑白视频1-5 fps分辨率高达160×120 px,通过蓝牙传输的距离最大为120米。镜头旋转60°。智能手机控制。
以前,科学家通过用电极刺激大脑来实验遥控甲虫(2009),蛾子(2008)和蟑螂(2012),因此这是一个非常有前途的相关发展。实际上,现在已经制造了用于遥控昆虫的照相机模块。
蟑螂无线电模块。照片:北卡罗来纳大学,2012年
蟑螂遥控不仅是一门科学。用于外科手术的DIY套件和安装在蟑螂上的电子产品已经发售。
DIY套件,用于安装在蟑螂上
在家中蟑螂的操作
将生物昆虫中的生物燃料植入细胞中以为电子设备供电的实验取得了良好的效果(请参阅2012年的科学工作),也就是说,创建带有遥控的间谍甲虫或半机械人蟑螂的难题的所有要素...
但是,新摄像机不是由生物电池供电,而是由0.5克10毫安电池供电。当安装在普通的黑甲虫上时,这足以进行6小时的工作。当然,您可以制造一个自制的移动机器人,但是到目前为止,人类开发模型在可操纵性和与真正昆虫的力量方面尚无可比性,而昆虫的设计已经经过了数百万年的发展。
用于黑甲虫和移动机器人
的微型无线摄像机的变型由于没有合适的现有解决方案,研究人员不得不从头开始开发新的摄像机。即使是最小的可吞咽的摄录机(摄于人体内),电池重量也超过1克,这对于甲虫或蟑螂来说实在是太大了。
着眼于小尺寸和高效率,他们从市售的2.3毫米宽,6.7毫克重的超小型CMOS传感器开始。他们还选择了蓝牙5.0芯片(宽3mm,6.8mg),并开始尝试如何将两者与最少的中间设备配对以广播摄像机信号。
带有摄像机的甲虫的田间试验
该工作室还需要一个镜头(20毫克)和一个天线,一条5毫米的电线。加速计安装在板上,以便昆虫的运动可用于触发相机,从而最大程度地减少休眠甲虫或静止的充电机器人产生的多余镜头。
该图的最后一部分是一个机械控制的“头”,重35毫克,无线摄像头的重量达到了84毫克。这是华盛顿大学的同事为其微型飞行机器人开发的现成的60度执行器。不幸的是,压电驱动器需要一个96 mg升压转换器。这是一笔巨大的费用,但是研究人员采取了这一步骤,因为他们实际上无法控制甲虫-必要时必须旋转相机。
华盛顿大学的Vikram Iyer,Ali Najafi,Johannes James,Sawyer Fuller和Shyamnat Gollakota
的研究论文“活体昆虫和机器人昆虫的无线引导视觉”已于2020年7月15日在《科学机器人》杂志上发表(doi:10.1126 / scirobotics.abb0839)。
要将此类摄像机放在蜜蜂或苍蝇上,还需要进行其他优化,因为同一只大黄蜂可举起的有效载荷不超过100-200 mg。这里的主要限制是电源系统,因此建议在大黄蜂上使用太阳能电池。
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