Nowe spojrzenie na robotykę

fot. pixabay

W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Science Robotics naukowcy szczegółowo opisują, w jaki sposób stworzyli bioniczny system wizyjny, który nie tylko naśladuje sposób widzenia oczu, ale przy okazji dostosowuje się do warunków oświetleniowych.

Technologia ma na celu zniwelowanie luki między tym, jak rejestruje obraz standardowa kamera, a tym, jak żywe istoty postrzegają swoje otoczenie. Kamery mogą doskonale rejestrować obrazy o wysokiej rozdzielczości, ale w dynamicznych środowiskach brakuje im elastyczności adaptacyjnej.

Aby rozwiązać ten problem, badacze stworzyli zakrzywioną matrycę obrazującą, która naśladuje kształt gałki ocznej. Różni się ona znacznie od standardowych kamer, które zazwyczaj posiadają płaskie matryce. Ta półkulista sztuczna siatkówka posiada ultraszerokie pole widzenia, które redukuje zniekształcenia przestrzenne, pozwalając systemowi widzieć więcej otoczenia w jednej chwili. Jest przy tym wykonana z materiału światłoczułego, który może wykrywać długości fal od ultrafioletu do podczerwieni.

Zespół odtworzył również system komunikacji ludzkiego oka. Kiedy żywe oko postrzega obraz, wysyła impulsy nerwowe do mózgu. Aby podobny proces zrealizować w ramach bionicznego systemu, naukowcy wykorzystali ciekły metal EGaIn umieszczony w małym kanale wypełnionym roztworem. Kiedy światło pada na czujniki, generuje prąd, który porusza ciekły metal. Za każdym razem, gdy trafia w elektrodę, zamyka obwód i wysyła impuls elektryczny do sztucznej źrenicy, sygnalizując jej konieczność dostosowania rozmiaru w odpowiedzi na światło.

Im jaśniejsze światło, tym częstsze stają się te impulsy, powodując, że ciekły metal rozprzestrzenia się. Przy słabym oświetleniu impulsy zwalniają, a metal kurczy się, wpuszczając więcej światła. Ponieważ metal jest cieczą, źrenica może przybierać różne kształty, na przykład pionowe szczeliny tworzące oczy przypominające kocie.

W testach oko z ciekłego metalu wykazało znaczną poprawę w sposobie widzenia maszyn w ostrym świetle. Gdy sztuczna źrenica nie zmieniała rozmiaru, osiągnęła dokładność rozpoznawania obrazu na poziomie 68,38% w warunkach prześwietlenia. Adaptacyjna źrenica zwiększyła tę wartość do 83,56%.

W ramach kolejnych badań planowana jest miniaturyzacja urządzenia i zwiększenie poziomu integracji systemu. Rozważane będą również bardziej złożone konstrukcje źrenic.

(rr)