Oczami natury

fot. pixabay

Złożone oczy muszki są szerokokątne i potrafią przetwarzać informacje wizualne kilka razy szybciej niż ludzkie oko. Zainspirowani tym biologicznym arcydziełem, naukowcy z Chińskiej Akademii Nauk opracowali bioniczne oko, które potrafi zarówno widzieć, jak i czuć zapach, co może potencjalnie usprawnić poruszanie się dronów i robotów w złożonych środowiskach i unikanie przeszkód.

Tradycyjne kamery montowane na robotach i dronach mogą doskonale rejestrować zdjęcia w wysokiej rozdzielczości, ale mają problemy z wąskim polem widzenia i ograniczonym obrazowaniem peryferyjnym. Są także zazwyczaj nieporęczne i energochłonne.

Aby stworzyć sztuczne oko, naukowcy wydrukowali soczewki na elastycznych czujnikach za pomocą techniki zwanej femtosekundową polimeryzacją laserową dwufotonową (FL-TPP). Proces ten szczegółowo opisali w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications.

Tak powstała struktura składa się z 1027 maleńkich, pojedynczych jednostek wzrokowych upakowanych na niewielkiej powierzchni około 1,5 na 1,5 milimetra. Pomiędzy soczewkami badacze wydrukowali także szczeciny, które występują również u muszek owocowych. Zostały one zaprojektowane w taki sposób, aby pomóc utrzymać soczewki w czystości w wilgotnych warunkach.

Aby ukończyć system, zespół wykorzystał druk atramentowy w celu dodania zmieniającego kolor układu chemicznego. Działa on jak bioniczny nos, reagując na niebezpieczne gazy w powietrzu. W ten sposób naśladuje sposób, w jaki mucha używa wielu zmysłów jednocześnie, mimo że prawdziwy owad w rzeczywistości nie posiada nosa umieszczonego w oku.

Naukowcy przetestowali swój wynalazek bio-CE, montując go na miniaturowym, czterokołowym robocie i wykazali, że potrafi wykrywać ruchome obiekty i reagować na pobliskie przeszkody. W przeciwieństwie do tradycyjnych robotów, które zazwyczaj widzą tylko to, co znajduje się bezpośrednio przed nimi, konstrukcja ta mogła jednocześnie rejestrować przeszkody po lewej i prawej stronie bez konieczności obracania się, dzięki 180-stopniowemu polu widzenia. Wykrywała również niebezpieczne gazy.

Choć to bioniczne oko stanowi ogromny krok naprzód w rozwoju technologii, nie jest ono idealne. Stworzenie tak małego i szybkiego systemu wiązało się z kilkoma kompromisami, w tym z faktem, że nie widzi ono w wysokiej rozdzielczości. Rejestrowane przez nie obrazy mogą również wydawać się rozciągnięte ze względu na zakrzywiony kształt soczewki, a reakcja czujników chemicznych na zmianę koloru jest nieco wolniejsza niż reakcja wzrokowa.

Jednak po wyeliminowaniu tych problemów system mógłby znaleźć zastosowanie w wielu aplikacjach, w tym przy wykrywaniu wycieków chemicznych w strefach katastrof i sterowaniu małymi dronami przeczesujących zawalone budynki w poszukiwaniu ocalałych.

(rr)