Si alguna vez ha tratado de aplastar una mosca, sabe que los insectos reaccionan al movimiento extremadamente rápido. Un ojo compuesto de inspiración biológica recién creado está ayudando a los científicos a comprender cómo los insectos usan sus ojos compuestos para sentir un objeto y su trayectoria con tanta velocidadEl ojo compuesto también podría usarse con una cámara para crear sistemas de ubicación 3D para robots, automóviles autónomos y vehículos aéreos no tripulados.
En la revista The Optical Society OSA Cartas ópticas , investigadores de la Universidad de Tianjin en China informan sobre su nuevo ojo compuesto bio-inspirado, que no solo se parece a un insecto, sino que también funciona como su contraparte natural. Los ojos compuestos consisten en cientos o miles de unidades repetitivas conocidas como ommatidios queactuar como un receptor visual separado.
"La imitación del sistema de visión de los insectos nos ha llevado a creer que podrían detectar la trayectoria de un objeto en función de la intensidad de la luz proveniente de ese objeto en lugar de utilizar imágenes precisas como la visión humana", dijo Le Song, miembro delequipo de investigación. "Este método de detección de movimiento requiere menos información, lo que permite que el insecto reaccione rápidamente a una amenaza".
Imitando un ojo de insecto
Los investigadores utilizaron un método conocido como torneado de diamante de un solo punto para crear 169 microlentes en la superficie del ojo compuesto. Cada microlente tenía un radio de aproximadamente 1 mm, creando un componente de aproximadamente 20 mm que podía detectar objetos de un 90-grado de campo de visión. Los campos de visión de las microlentes adyacentes se superponen de la misma manera que lo hacen los ommatidios para la mayoría de los insectos.
Uno de los desafíos para hacer un ojo compuesto artificial es que los detectores de imagen son planos mientras la superficie del ojo compuesto es curva. Colocar una guía de luz entre la lente curva y un detector de imagen permitió a los investigadores superar este desafío al tiempo que permitióel componente para recibir luz desde diferentes ángulos de manera uniforme.
"Esta capacidad uniforme de recepción de luz de nuestro ojo compuesto bioinspirado es más similar a los ojos compuestos biológicos e imita mejor el mecanismo biológico que los intentos anteriores de replicar un ojo compuesto", explicó Song.
Para usar el ojo compuesto artificial para medir la trayectoria en 3D, los investigadores agregaron cuadrículas a cada ojal que ayudan a determinar la ubicación. Luego colocaron fuentes de luz LED a distancias y direcciones conocidas del ojo compuesto y usaron un algoritmo para calcular la ubicación en 3D delos LED en función de la ubicación y la intensidad de la luz.
Los investigadores encontraron que el sistema de ojo compuesto podía proporcionar rápidamente la ubicación 3D de un objeto. Sin embargo, la precisión de la ubicación se redujo cuando las fuentes de luz estaban más lejos, lo que podría explicar por qué la mayoría de los insectos son miopes.
Cómo los insectos ven el mundo
"Este diseño nos permitió demostrar que el ojo compuesto podía identificar la ubicación de un objeto en función de su brillo en lugar de un proceso de imagen complejo", dijo Song. "Este mecanismo altamente sensible se adapta muy bien a la capacidad de procesamiento cerebral de los insectos y los ayudaevitar depredadores "
Según los investigadores, la capacidad del nuevo ojo compuesto bio-inspirado para detectar la ubicación 3D de un objeto podría ser útil para los pequeños robots que requieren una detección rápida desde un sistema muy liviano. También ofrece una nueva forma para que los biólogos estudien lo visualsistemas de insectos.
Los investigadores planean incorporar el algoritmo de localización en plataformas tales como circuitos integrados para permitir que el sistema se incorpore a otros dispositivos. También están desarrollando formas de producir en masa las lentes oculares compuestas para reducir el costo unitario.
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Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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