Forscher der Fakultäten für Informatik und Ingenieurwesen, Elektrotechnik und Ingenieurwesen der University of Washington in Seattle haben ein Konzept für eine 248-mg-Videokamera (plus eine 0,5-g-Batterie) entwickelt, die am Rücken oder Mikroroboter des Käfers befestigt wird.
Schwarzweißvideos mit 1 bis 5 Bildern pro Sekunde und einer Auflösung von bis zu 160 × 120 Pixel werden über Bluetooth in einer Entfernung von bis zu 120 Metern übertragen. Das Objektiv dreht sich um 60 °. Smartphone-Steuerung.
Zuvor haben Wissenschaftler mit der Fernsteuerung von Käfern (2009) , Motten (2008) und Kakerlaken (2012) experimentiert , indem sie das Gehirn mit Elektroden stimulierten. Dies ist also eine vielversprechende Entwicklung. Tatsächlich wurde jetzt ein Kameramodul für ferngesteuerte Insekten hergestellt.
Kakerlaken-Funkmodul. Foto: University of North Carolina , 2012
Kakerlakenfernbedienung ist nicht nur eine Wissenschaft. DIY-Kits für die medizinische Chirurgie und Elektronik für die Montage an einer Kakerlake sind bereits im öffentlichen Verkauf .
DIY-Kit zur Installation auf einer Kakerlake
Operation an einer Kakerlake zu Hause
Es gibt gute Ergebnisse bei Experimenten zur Implantation von Zellen mit Biokraftstoff in die Leistungselektronik lebender Insekten (siehe die wissenschaftliche Arbeit von 2012 ), dh alle Elemente des Puzzles zur Herstellung eines Spionagekäfers oder einer Cyborg-Kakerlake mit Fernbedienung werden addiert ...
Insbesondere wird die neue Videokamera jedoch nicht von einer Biozelle, sondern von einer 0,5-Gramm-10-mA-Batterie gespeist. Dies reicht für 6 Stunden Arbeit, wenn es auf einem normalen schwarzen Käfer installiert wird. Natürlich können Sie einen selbstgebauten mobilen Roboter herstellen, aber bisher können menschliche Entwicklungsmodelle hinsichtlich Manövrierfähigkeit und Leistung nicht mit echten Insekten verglichen werden, deren Design über Millionen von Jahren der Evolution perfektioniert wurde.
Varianten einer drahtlosen Miniaturvideokamera für einen schwarzen Käfer und einen mobilen Roboter Die
Forscher mussten mit der Entwicklung einer neuen Videokamera von Grund auf neu beginnen, da keine vorhandenen Lösungen geeignet sind. Selbst die kleinsten verschluckten Videokameras, die im menschlichen Körper mit Batterien aufgenommen wurden, wiegen mehr als 1 Gramm, was für einen Käfer oder eine Kakerlake zu viel ist.
Sie konzentrierten sich auf geringe Größe und Effizienz und begannen mit einem im Handel erhältlichen ultrakleinen CMOS-Sensor mit einer Breite von 2,3 mm und einem Gewicht von 6,7 mg. Sie entschieden sich auch für einen Bluetooth 5.0-Chip (3 mm breit, 6,8 mg) und experimentierten damit, wie die beiden mit einem Minimum an Zwischengeräten gekoppelt werden können, um das Kamerasignal zu senden.
Feldtest eines Käfers mit einer Videokamera
Die Arbeitskammer benötigte auch eine Linse (20 mg) und eine Antenne, einen 5 mm Draht. Auf der Platine wurde ein Beschleunigungsmesser installiert, damit die Bewegung des Insekts zum Auslösen der Kamera verwendet werden kann, um überschüssiges Filmmaterial von einem ruhenden Käfer oder einem stationären Roboter beim Aufladen zu minimieren.
Das letzte Stück des Diagramms ist ein mechanisch gesteuerter "Kopf" mit einem Gewicht von 35 mg und einem Gewicht von 84 mg. Dies ist ein handelsüblicher 60-Grad-Aktuator, den Kollegen der University of Washington für ihre Miniatur-Flugroboter entwickelt haben. Leider benötigt der piezoelektrische Antrieb einen 96-mg-Aufwärtswandler. Dies ist ein enormer Kostenfaktor, aber die Forscher haben diesen Schritt unternommen, weil sie den Käfer nicht wirklich steuern können - und die Kamera gegebenenfalls drehen müssen.
Das Forschungspapier "Wireless Geführte Vision for lebender Insekten und Roboter - Insekten " von Vikram Iyer, Ali Najafi, Johannes James, Sawyer Fuller und Shyamnat Gollakota von der University of Washington wurde veröffentlicht am 15. Juli 2020 in Wissenschaft Robotics (doi: 10.1126 / scirobotics.abb0839).
Um eine solche Videokamera auf einer Biene oder einer Fliege zu platzieren, ist eine zusätzliche Optimierung erforderlich, da dieselbe Hummel nicht mehr als 100-200 mg der Nutzlast anhebt. Die Hauptbeschränkung ist hier das Stromversorgungssystem, daher ist es ratsam, Solarzellen für die Hummel zu verwenden.
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