赤外線カメラを搭載したサイボーグゴキブリは、人を探すように教えられました

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赤外線カメラを搭載したサイボーグゴキブリは、人を探すように教えられました
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Anonim
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エンジニアは、ゴキブリの後ろに取り付けて、電気刺激を使用してゴキブリを制御できるようにするバックパックを作成しました。また、赤外線カメラと、サイボーグを使用して放出される熱に基づいて人を検索するために使用できるナビゲーションアルゴリズムも備えています。記事はarXiv.orgに掲載されました。

何十年もの間、エンジニアは昆虫のサイズのマイクロロボットを作成しようとしてきました。近年、ロールスロイスなどの大企業はすでにこの方向性に関心を持っており、彼らが融資する開発はすでに良い結果を示しています。しかし、これまでのところ、マイクロロボットの実際のアプリケーションは、十分にコンパクトなコンポーネント、特にアクチュエーターと電源の不足によって制限されています。一部の科学グループはこの問題を直接解決し、必要な技術を小型化し、DARPAはコンポーネントとロボット全体の開発を目的とした数千万ドルの競争を発表しました。しかし、効果的に動くことができる生物を基礎とし、電極の助けを借りて電子モジュールをそれに統合するという別のアプローチがあります。ほとんどの場合、これにはカブトムシやゴキブリが使用されますが、飛んでいる昆虫との統合の例もあります。

南洋理工大学の佐藤博隆氏が率いるシンガポール、中国、ドイツ、英国のエンジニアは、マダガスカルゴキブリ(Gromphadorhina portentosa)をベースに、特定のルートに沿って移動し、途中で人を見つけることができるサイボーグを作成しました。

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バックパックとゴキブリ

電子機器をゴキブリと統合するために、著者は標準的なアプローチである電気刺激を選択しました。これを行うために、彼らは尾毛に1つの電極(昆虫の後ろにある巻きひげの形をしたエッジ)を一度に1つの電極に挿入しました。これらの器官が電気的に刺激されると、ゴキブリは反対方向に回転します。左の尾毛を刺激すると、右に回転し、その逆も同様です。そして、両方の器官が刺激されると、ゴキブリは前進し続けますが、大幅に加速します。

電極に加えて、ゴキブリのバックパックには、加速度計を備えたマイクロコントローラー、Bluetoothアンテナ、バッテリー、および解像度32 x32ピクセルの赤外線カメラが含まれています。また、3つの赤外線タグが取り付けられています。これらは正確な位置追跡に必要です。これを行うために、エンジニアは複数のカメラで構成される外部追跡システムを使用しました。このシステムを使用して、空間内のマーカーの3次元位置をリアルタイムで計算します。

単純なナビゲーションアルゴリズムは、サイボーグマイクロコントローラーで機能します。著者は彼に目的地の座標を尋ね、モーショントラッキングシステムから彼はターゲットに対する彼自身の位置と角度を受け取りました。角度がゼロと所定のしきい値を超える量だけ異なる場合、アルゴリズムは電気刺激のコマンドを与えて、ゴキブリが元に戻るようにします。そして、速度が低下したり動かなくなったりして速度がしきい値を下回った場合、両方の尾毛が刺激されてゴキブリの速度が上がります。

ナビゲーションアルゴリズムに加えて、著者は人間の検出アルゴリズムも開発しました。それは2段階で機能します。まず、カメラの視野内に、原則として、潜在的に関心のあるオブジェクトがあると判断します。アルゴリズムが機能するためには、フレームに摂氏28〜38度の温度で15ピクセル以上が含まれている必要があります。次に、フレームは、人々の赤外線画像でトレーニングされたサポートベクターマシンを使用して分析されます。

開発者は、捜索救助活動をシミュレートすることにより、サイボーグの作業を実証しました。ゴキブリは、高い障害物と低い障害物、そして救助者にとって興味深いいくつかのポイントを備えた床に打ち上げられました。その結果、ゴキブリはすべてのポイントを歩き回り、電子レンジなどの他の暖かい物体ではなく、どのポイントが人であるかを特定することに成功しました。著者は、テストのビデオをDropboxにアップロードしました。

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シミュレートされた捜索救助エリア

昨年、エンジニアはカブトムシ用のウェアラブルカメラを作成しました。水平方向に回転し、毎秒5フレームの速度、160 x 120ピクセルの解像度でビデオを撮影し、リアルタイムでスマートフォンに送信できます。

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