Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Жуки и микророботы получили поворотную Bluetooth-камеру

Vikram Iyer et al. / Science Robotics, 2020

Американские инженеры разработали носимую камеру для жуков. Ее масса составляет менее четверти грамма без учета аккумулятора: такая нагрузка не мешает жуку двигаться и балансировать. Камера может менять ракурс, поворачиваясь по горизонтали, снимать монохромное видео с частотой до пяти кадров в секунду и в реальном времени передавать его на смартфон по Bluetooth, рассказывают авторы статьи в Science Robotics.

Инженеры много лет работают над созданием автономных миниатюрных роботов: к примеру, Rolls-Royce спонсирует создание микророботов для диагностики двигателей изнутри без их разбора, а американское агентство DARPA планирует получить технологии создания таких роботов, по-видимому, для разведки. Промежуточные успехи в этой области уже есть, но пока даже самые совершенные микророботы отстают по эффективности от насекомых, которые эволюционно развивали и оптимизировали свои органы на протяжении сотен миллионов лет. Поэтому параллельно с разработкой роботов инженеры также занимаются созданием гибридов: насекомых, оснащенных электроникой, позволяющей собирать данные или даже управлять движением животного.

Инженеры из Вашингтонского университета под руководством Шиамната Голлакота (Shyamnath Gollakota) и Викрама Айера (Vikram Iyer) создали небольшую подвижную и беспроводную камеру, которую можно использовать как на насекомых, так и в составе микророботов: оба применения авторы показали на практике.


Модуль камеры устроен довольно просто: в нем есть литий-полимерный аккумулятор, плата с микроконтроллером, акселерометром и Bluetooth-приемопередатчиком, еще одна плата с повышающим преобразователем и подвижный блок камеры. Для того, чтобы камера могла двигаться, она закреплена на пьезоэлектрическом актуаторе. При подаче напряжения с платы он изгибается в одну или другую сторону, а камера через простую механическую передачу наклоняется в обратном направлении. Это позволяет менять направление камеры на 30 градусов в каждую сторону.

Общая масса системы составляет 248 миллиграммов без аккумулятора, который авторы не учитывали в расчетах. Судя по данным производителя использованной модели аккумулятора, его масса составляет примерно 450 миллиграммов.

Авторы испытали камеру, закрепив весь блок на жуках-чернотелках двух видов: Asbolus laevis и Eleodes nigrina. Они выпустили жуков возле лаборатории и собирали данные с них по Bluetooth. Система была запрограммирована так, что съемка начиналась только когда акселерометр обнаруживал заметное движение. Камера снимала монохромные кадры с разрешением 160 на 120 пикселей с частотой от одного до пяти кадров в секунду. Эксперименты показали, что аккумулятор позволяет системе работать от двух до шести часов.

Кроме того, инженеры собрали с этой камерой трехногого робота, передвигающегося благодаря вибромоторам, как килоботы. Общая такого робота составляет 2,8 грамма.

Недавно одни из лидеров в разработке микророботов — группа инженеров из Гарвардского университета — создали уменьшенную версию четвероногого роботаракана HAMR. Он имеет массу 320 миллиграммов без учета аккумулятора, но его полезная нагрузка позволяет добавить ему еще 3,5 грамма компонентов, в том числе аккумулятор со всех сопутствующей электроникой. Эксперименты показали, что он способен передвигаться со скоростью до 14 длин тела в секунду.

Григорий Копиев


Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.