وبلاگ

مگس ها اطلاعات جمع آوری می کنند 4 برابر سریعتر از ماتلاش های بیهوده ما برای کشتن مگس ها در حرکت آهسته این مگس روی سالاد ظاهر می شود، البته با وضوح کمتر.

پروفسور راسل برینکورت از دانشگاه فلیندرز آدلاید می‌گوید: «اگرچه آن‌ها سریع‌تر و با وضوح پایین‌تر اجرا می‌شوند، اما همچنان می‌توانند وظایف مختلفی را بسیار بهتر از هر چیزی که سیستم‌های فعلی ما می‌توانند انجام دهند، انجام دهند.

او می‌گوید: «درک اینکه چگونه این کار را انجام می‌دهند می‌تواند به ما کمک کند ماشین‌های بهتری بسازیم که از عملکرد حشرات برای حس کردن و حرکت مؤثرتر در محیط‌های طبیعی و ساخته شده استفاده می‌کنند.

همه ما چشم حشرات را در فیلم ها دیده ایم (پرواز، هیولاها در مقابل بیگانگان). به طرز عجیبی زیبا، تقریبا غیرمعمول، مثل آن ترکیب چشم‌ها قدیمی‌ترین و غالب‌ترین سیستم بینایی روی زمین هستند که 75 درصد از تمام حیوانات از جمله از آن استفاده می‌کنند 10 میلیون گونه از حشرات و محققان رباتیک استرالیایی در حال بهره برداری از این چاه تخصص بصری برای ساخت ماشین های هوشمندتر هستند.

چشم های بیولوژیکی در جایی که دوربین ها نمی توانند سازگار شوند

ما می‌توانیم روی کاغذ سفید در آفتاب و در سایه سیاه بخوانیم، زیرا چشمان ما سازگار هستند – چیزی که ما آن را بدیهی می‌دانیم. حشرات هم همینطور – تا جایی که ما می دانیم نمی خوانند – اما آنها مطمئناً کنتراست را در شرایط نوری مختلف درک می کنند. برینکورت می‌گوید: «همه چشم‌های بیولوژیکی می‌توانند این کار را انجام دهند، اما برای دوربین، نوشته در نور خیره کننده یا در تاریکی ناپدید می‌شود.»

چشم های مرکب قدیمی ترین و غالب ترین سیستم بینایی روی زمین هستند.

تاکنون، حتی حشرات ریز اکثر دوربین ها را در این کارها تحت الشعاع قرار داده اند، بنابراین برینکورت و شاگردانش از مدل هایی از چشم حشرات برای ساختن سیستم های دوربینی استفاده می کنند که تفاوت های ظریف و تغییرات کوچک در کنتراست را تشخیص می دهد و به ما امکان می دهد محیط های پیچیده خود را رمزگشایی کنیم. برینکورت می گوید، این کلید است، نه تلاش برای گرفتن تصویر کامل.

هاورفلای چشم ها و کاری که با آنها انجام می دهند توجه برینکورت را متمرکز می کند. مگس های شناور بالغ از شهد و گرده تغذیه می کنند و گرده افشانی می کنند. کوچک و اغلب رنگارنگ، آنها را خواهید دید که در اطراف باغ ها در سراسر جهان شناور هستند. ممکن است چشمانشان بیشتر باشد بیش از 20 درصد از توده بدن آنها – تصور کنید چشمانی به اندازه یک هندوانه دارید!

پروازکنندگان و آکروبات های عالی، این مگس های کوچک دنیای خود را درک می کنند جریان نوری – تصویر دنیای مگس مگس که از چشمش در حال عبور از آن است. این یک کشف نیست فی نفسهبرینکورت می گوید، اما جریان اطلاعات از چشم می گذرد. سرعت و موقعیت نسبی – و زمان ضربه – بسیار مهم است.

گرت می گوید: «جریان نوری در واقع نسبت سرعت به فاصله است. هر چه جسم نزدیکتر باشد، سریعتر به نظر می رسد که به سمت شما حرکت می کند. تصور کنید با ماشین خود به خلیج بایرون سفر می کنید. از پنجره کناری به بیرون نگاه کنید – آن کانگورویی که در کنار جاده چرا می کند، سریعتر از نیمه تریلری که گرد و غبار را در جاده فرعی در دوردست پر می کند، “نزدیک می شود”. مگس‌های هواساز محل قرارگیری اجسام را با جریان نوری تخمین می‌زنند – نسبتاً سریع یا سریع‌تر یعنی زمان کمتری برای ضربه زدن.

ما از حیوانات برای اطلاع رسانی به رباتیک و از روباتیک برای درک بهتر حیوانات استفاده می کنیم.

دکتر سریدار راوی

برینکورت در حال مطالعه روی دید پرواز شناور است تا حسگرهای بهتری برای تشخیص تغییرات کوچک در محیط ایجاد کند، مانند پهپادهای غیرمجاز در فرودگاه ها و سایت های نظامی. برینکورت می‌گوید: آزمایش‌ها در Woomera در استرالیای جنوبی نشان داد که نمونه‌های اولیه می‌توانند “اشیاء ورودی را در مسیر برخورد مستقیم که بلافاصله در افق مستقیماً به دوربین می‌رسند، زمانی که کوچک‌تر از یک پیکسل هستند، تشخیص دهند.” او می افزاید: «از زمین یا از پهپاد.

آنها با مهندسی معکوس قابلیت های هاورفلای به دست آمدند، آنها دوربین هایی ساختند که قادر به تشخیص اشیاء پوشانده شده در پس زمینه های درهم ریخته بودند – “تفاوت های جزئی و ظریف در نور و کنتراست در برابر پس زمینه ها و ترکیب های مختلف”.

تفاوت های کوچک در کنتراست بزرگ شد و تغییرات در حرکت و نور به سرعت تشخیص داده شد. در اصل، آنها موفق شدند سیگنال مورد نظر خود را از نویزهایی که نتوانستند جدا کنند.

از گوشه چشمت

دید محیطی شما مانند یک حشره متمرکز نیست، اما زمانی که شروع به عبور از آن جاده کردید و ناگهان احساس کردید یک اتومبیل از “گوشه” چشمتان بیرون می‌آید، برای نجات جانتان کافی بود – بدون فکر و تمرکز عقب‌نشینی کردید. فناوری برینکورت از این دید با وضوح پایین، اما واقعاً سریع، شبیه مگس به حالت متمرکز (“foveal” در زیست‌شناسی) تغییر می‌کند تا واضح‌ترین تصویر ممکن را از جسم – با استفاده از حسگرهای آکوستیک یا نوری (به عنوان مثال دوربین) (از جمله دوربین) دریافت کند. مادون قرمز) یا هر دو. نرخ فریم دوربین 50-100 فریم در ثانیه است.

به طور مشابه، پروفسور مت گرت، دکتر سریدار راوی از UNSW Canberra و پروفسور مندیام سرینیواسان از UQ از توانایی زنبور عسل برای هدایت بصری محیط های پیچیده برای توسعه پهپادهای مینیاتوری مستقل برای استفاده در کشاورزی دقیق، جستجو و نجات در مناطق جنگی استفاده می کنند. .

راوی می‌گوید: «زنبورهای عسل پروازهای بسیار خوبی برای مسافت‌های طولانی هستند و می‌توان آنها را برای آزمایش‌ها آموزش داد. “مطالعه پاسخ آنها به دستکاری های محیطی به ما امکان می دهد تا سیستم های بصری آنها را بهتر درک کنیم.”

راوی گفت: «به‌کارگیری مهارت‌های زنبورهای عسل در پهپادهای مینیاتوری شامل کار کردن «چگونه زنبورها مشکل ناوبری در محیط‌های کاملاً جدید را حل می‌کنند، سپس، «از دیدگاه حسگر چگونه به نظر می‌رسد و الگوریتم‌ها چگونه کار می‌کنند». او گفت: «این را می توان برای طیف وسیعی از پلتفرم های دیگر، نه فقط پهپادهای مینیاتوری، اعمال کرد.

مگس ها 4 برابر سریعتر از ما اطلاعات جمع آوری می کنند.

گرت می گوید این پروژه بیش از 20 سال تحقیق را دنبال می کند. از ساخت هواپیماهای بدون سرنشین که فقط با استفاده از حسگرهای بصری – بدون لیزر یا جی‌پی‌اس – از زمین بلند می‌شوند، دور می‌روند و فرود می‌آیند تا خود را از طریق مسیری با مانع عبور دهید. فرضیه های فعلی با استفاده از یک پهپاد 2 کیلوگرمی هشت روتور همراه با آزمایش زنبور عسل مورد آزمایش قرار می گیرند. هر مرحله بر روی مرحله قبلی ساخته می شود و تیم را به هدف خود نزدیک می کند. “این یک ارتباط دو طرفه است – ما از حیوانات برای اطلاع رسانی به رباتیک استفاده می کنیم و از رباتیک برای درک بهتر حیوانات استفاده می کنیم.” بنابراین ما به این انتقال همزیستی دانش امیدواریم.» راوی می گوید

پهپاد مینیاتوری مجهز به پانوراما (360^Fr) سیستم بصری برای ارائه میدان دید وسیع، بسیار مهم برای کنترل پرواز حشرات. امکان کج شدن پانوراما پایداری و منبع دوم جریان نوری را فراهم می‌کند و به پهپاد اجازه می‌دهد در یک خط مستقیم، بالا و پایین، چپ و راست حرکت کند – انعطاف‌پذیری و ثبات حرکت مورد نیاز برای مطابقت با نتایج آزمایش‌های زنبور عسل را فراهم می‌کند.

بدون جی پی اس

ترکیبی از کوچک سازی و برنامه های کاربردی مورد نظر چالش های زیادی از جمله ناوبری را فراهم می کند. جی‌پی‌اس در همه جا وجود دارد، اما علاقه به محیط‌هایی است که GPS به خوبی کار نمی‌کند – در داخل خانه یا در جنگل – یا در مناطق نظامی که می‌توان آن را مسدود کرد. لیزرها همچنین قابل تشخیص هستند، سنگین هستند و تابش ساطع می کنند. بنابراین ناوبری پهپاد مینیاتوری باید بر یک سیستم غیرفعال و غیر GPS و بدون تشعشع که جریان نوری را بر جای می گذارد متکی باشد. جالب هست هلیکوپتر ناسا به مریخ راوی می گوید که Ingenuity از چنین حسگرهای بینایی برای تثبیت استفاده می کند.

هنگامی که پهپاد آزمایشی به درستی پرواز کرد – کاملاً با تکیه بر حسگرهای بینایی – چالش کوچک سازی شامل تصویربرداری پان و سیستم های شیب دار می شود و احتمالاً وسایل الکترونیکی جای سیستم فیزیکی دوم را می گیرند.