Una cámara GoPro para escarabajos – unocero

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Investigadorees de la Universidad de Washington han desarrollado una pequeñísima cámara inalámbrica que puede ponerse sobre los insectos y de alguna manera ver cómo estos pequeños animales ven el mundo.

La cámara puede mandar video a un teléfono celular a razón de 1 a 5 cuadros por segundo, tiene una especie de brazo mecánico y puede girar unos 60 grados.

Esto permite al que ve la posibilidad de capturar imágenes de alta resolución o bien monitorear a un objeto en movimiento sin casi gastar energía.

Para demostrar la versatilidad del sistema, el cual peso apenas 250 miligramos, la décima parte de lo que pesa una carta de la baraja, el equipo montó la cámara sobre escarabajos vivos y robots del tamaño de insectos. Los resultados se publicaron en Science Robotics el 15 de julio pasado.

Los problemas técnicos

«Hemos creado un sistema de cámara de baja potencia y bajo peso, que puede capturar en primera persona lo que le pasa a un insecto o bien, puede ser usado para crear un sistema de visión en pequeños robots», comenta Shyam Gollakota, profesor asociado en la Escuela Paul Allen de Ciencias de la Computación e Ingeniería.

«La visión es tan importante para comunicarse y moverse, pero es extremadamente retadora la idea de implementarla a esta pequeña escala. Anteriormente a nuestro trabajo no había sido posible crear un sistema de visión inalámbrica para pequeños robots o insectos».

El problema básico es que las cámaras muy pequeñas, como las que se usan en los teléfonos celulares, usan mucha energía para capturar las fotos con gran angular y en alta resolución, y desde luego, no se pueden usar en la escala de los insectos.

Y aunque estas cámaras pesan muy poco, las baterías que se usan para dar el soporte necesario son muy grandes y pesadas para los insectos o para los pequeños robots. Así que los investigadores se lanzaron a ver cómo trabaja la naturaleza.

«Similar a las cámaras, la visión en los animales requiere mucha energía», indica el co-autor, Sawyer Fuller, profesor en la mencionada universidad en el tema de ingeniería mecánica.

Esto es mucho menor en las grandes criaturas como los seres humanos, pero las moscas, por ejemplo, usan del 10 al 20% de su energía solamente para usar sus cerebros, en donde la mayoría del procesamiento va a la parte visual.

Para eliminar costos, algunas moscas tienen una región de alta resolución en sus ojos compuestos. Esto permite que cuando giran sus cabezas, pueden ver con una mayor claridad el escenario. Esto ahorra energía pues no sed usa alta resolución en todo el campo visual».

Simulando a la naturaleza

Con este conocimiento, los investigadores decidieron emular la visión animal. Para ello usaron una pequeñísima cámara de muy baja potencia, en blanco y negro, la cual puede moverse un poco con ayuda de un brazo mecánico.

El brazo se mueve cuando el investigador aplica un voltaje alto, lo que hace que el material se doble y se mueva la cámara a la posición deseada.

A menos que el equipo aplique más energía, el brazo se mantiene en esa posición por al menos un minuto antes de regresar a su posición original.

Esto es exactamente lo que hacen las personas cuando giran el rostro para ver algo. Lo observan por un periodo corto de tiempo y regresan entonces a una posición a la que llama neutral.

«Una ventaja de poder mover la cámara es que podemos tener una vista de gran angular sobre lo que pasa sin tener que consumir mucha energía», dice otro de los co-autores, Vikram Iyer, un estudiante de doctorado en ingeniería eléctrica y computación.

Podemos seguir el objeto que se mueve sin gastar energía para mover todo el robot. Estas imágenes son de alta resolución por lo que si usamos lentes de gran angular, podemos crear una imagen con el mismo número de pixeles pero dividido sobre un área mucho mayor».

La cámara se controla vía BlueTooth desde un teléfono móvil y tiene un alcance de unos 120 metros, añgo así com o el largo de un estadio de futbol.

La vida de un insecto

Los investigadores entonces pusieron cámaras en la espalda de diferentes tipos de escarabajos, los cuales son capaces de llevar cargas más pesadas que la mitad de un gramo, de acuerdo a los investigadores.

«Nos aseguramos que los escarabajos podían moverse apropiadamente con nuestros equipos en sus espaldas», dice Ali Njafi, un estudiante doctoral en ciencias de la computación e ingeniería.

«Pudimos navegar libremente en diversos terrenos e incluso si se subían a los árboles».

Los insectos, dicen los investigadores, vivieron un año completo después de los experimentos.

Pero más allá de este dato, los científicos añadieron pequeños acelerómetros para poder detectar cuando el escarabajo se moviese y entonces sólo capturar imágenes en ese momento.

«Si grabásemos de forma continua, solamente podríamos registrar una a dos horas antes de que se acabara la batería. Con el acelerómetro pudimos grabar hasta seis horas o más, de acuerdo con la actividad del insecto», indican los expertos.

La investigación fue patrocinada por una beca de Microsoft y la Fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos.

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