长期以来,人类对昆虫及微小生物的第一视角世界充满好奇,这种视角虽常见于科幻电影,却从未在现实中实现。如今,美国华盛顿大学的研究团队成功突破这一技术瓶颈,研发出一种可背负于昆虫背部的无线微型机器人相机,将昆虫的视野真实地呈现给人类。
该微型相机系统重约250毫克,包含一个可旋转60度的机械臂,能够传输1至5帧每秒的视频至智能手机。系统支持高分辨率全景拍摄及移动物体追踪功能。研究团队已在活体甲虫和仿生昆虫机器人上完成演示,相关成果于7月15日发表于《科学·机器人》期刊。
项目主要作者、华盛顿大学计算机科学与工程系副教授Shyam Golakota指出,此前微型机器人或昆虫无法实现无线视觉传输,主要受限于功耗与重量。现有智能手机摄像头虽轻,但所需电池过重,无法背负。新系统采用超低功耗黑白相机,模仿生物视觉机制,仅在高分辨率区域进行重点成像,大幅降低能耗。
机械臂通过施加高压实现弯曲运动,从而调整相机视角。整个系统可通过蓝牙由智能手机在120米范围内控制。研究团队特别设计了加速度传感器,仅在检测到昆虫移动时启动拍摄,将续航时间从连续拍摄的1-2小时延长至6小时以上,具体取决于昆虫活动强度。
在实验过程中,研究人员将设备搭载于两种不同甲虫身上,这些甲虫在实验后至少存活了一年,且仍能正常爬行、爬坡甚至攀爬树木,证明该设备未影响其生存与运动能力。该成果不仅为生物学研究提供了全新工具,也为微型机器人导航与探索应用开辟了新方向。
未来,研究团队计划引入太阳能供电技术,进一步提升设备续航能力。同时,团队也意识到该技术可能引发隐私担忧,因此主张将研究成果公开,以便公众了解潜在风险并共同探索解决方案。
这一技术突破展示了仿生学与微型电子系统的深度融合,为生物行为研究、环境监测及微型机器人视觉系统提供了全新范式。对于中国相关领域的科研与产业界而言,此类低能耗、高集成度的微型传感设备开发思路值得借鉴,尤其在微型机器人、生物监测及智能穿戴设备方向具备广阔应用前景。