بهبود بینایی ربات ها با الگوبرداری از چشم مگس
بهبود بینایی ربات ها با الگوبرداری از چشم مگس
ربات هایی که سیستم بینایی آن ها از چشم مگس الگوبرداری شده، می توانند از مزایای سیستم بینایی این حشره، برای تشخیص لبه ها و مرزهای اجسام بهره ببرند. این قابلیت می تواند به ربات ها کمک کند تا انواع و اقسام کارها را سریع تر و دقیق تر از زمانی که در بینایی آن ها از سنسورهای سنتی استفاده می شد، انجام دهند. به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز) و به نقل از فیزورگ، پژوهشگران مرکز جنگ هوایی دریایی در چاینا لیک کالیفرنیا، به همراه دانشگاه وایومینگ، سنسور فیبر نوری را با الگوبرداری از چشم مرکب مگس توسعه داده اند. یکی از بزرگ ترین مزایای این طرح، تشخیص سریع و دقیق لبه ها و مرزهای تصاویر می باشد.
دستگاه هایی مانند وسایل نقلیه ی بدون سرنشین، موشک های هدایت شونده و ربات های صنعتی سریع مخصوص جستجو و کاوش، می توانند از مزایای این طرح برای تشخیص دقیق اجسام ریز و متحرک استفاده کنند. دکتر رایلی و سایر پژوهشگران در مقاله ی اخیری در مجله ی «بیواینسپریشن و بیومیمتیکس»، توضیح دادند که چگونه سیستم بینایی مگس ها به طور منحصر به فردی می تواند اجسام ریز را با دقت بالایی تشخیص دهد. در واقع، مگس ها بر خلاف محدودیت وضوح بیناییشان، از دقت زیادی برخوردارند. این ویژگی که فرا تیزبینی نامیده می شود، در خیلی از موجودات و انسان ها امری عادی به شمار می رود. پژوهشگران اظهار داشتند:
"مگس مزایای مهمی در رابطه با ردیابی دارد. زمان واکنش مگس خیلی سریع است. آن ها می توانند خیلی بهتر از انسان های آموزش ندیده، واکنش نشان دهند و ردیابی کنند. هر چند، ما در مورد کیفیت بقیه ی بخش های بینایی مگس ها مردد هستیم. احتمالاً کیفیت بقیه ی بینایی آن ها شبیه ویژگی های ردیابی و واکنش آن هاست. روی هم رفته، کیفیت بینایی مگس ها (و فن آوری سنسور بینایی ربات که الهام گرفته از آن هاست) هنوز پایین تر از بینایی انسان هاست و احتمالاً همیشه هم این گونه خواهد بود."
پژوهشگران توضیح دادند که جالب ترین جزء سازنده ی سیستم بینایی مگس این است که میدان دید هر «گیرنده ی نور» واقع در چشم مگس، با گیرنده های نور کناریش، بالای 90 درصد هم پوشانی دارد. هر چشم مگس حدود 3000 اوماتیدیوم (واحد اصلی سازنده ی چشم) دارد و هر اوماتیدیوم، 8 گیرنده ی نور را شامل می شود. عملکرد اصلی گیرنده های نور، تبدیل نور به جریان یونی است. این جریان بعداً به سیستم پردازش سیستم وارد می شود.
بر خلاف سیستم های پردازش تصویر معمولی که اغلب دیجیتال هستند، سیستم پردازش تصویر مگس آنالوگ است. سیستم های دیجیتال، داده ها را پیکسل به پیکسل دریافت می کنند و عموماً به زمان پردازش طولانی و همچنین پردازش محاسباتی سنگین احتیاج دارند. سیستم آنالوگ به مگس کمک می کند تا اطلاعات لبه ها را خیلی سریع تر استخراج کند و همچنین توانایی پردازش موازی را می دهد. این دو ویژگی مگس ها، منجر به سیستم بینایی دقیق و پرسرعت آن ها می شود. پژوهشگران سنسورشان را برای تقلید از گیرنده های نور مگس ها (که با یکدیگر هم پوشانی دارند) و سیستم پردازش آنالوگ و موازی آن ها طراحی کردند. این سنسور شامل یک لنز کروی با قطر یک میلی متر می باشد که نور را بر روی تعدادی گیرنده ی نور متمرکز می کند. میدان دید گیرنده های نور این سنسور، حدود 70 درصد با یکدیگر هم پوشانی دارند. در آزمایش های انجام شده مشاهده شد که سنسور توانست با کم ترین خطا، یک رشته نخ با پهنای یک میلی متر را که در میدان دید سنسور یعنی در فاصله های تا حداکثر 200 میلی متر از لنز، حرکت می کرد، تشخیص دهد. سیستم بینایی مذکور با چنان وضوح و کیفیت بالایی، می تواند در زمینه های مختلفی از جمله پزشکی، تجاری، صنعتی و دفاعی کاربرد داشته باشد. پژوهشگران در حال حاضر، سنسوری را که متشکل از 7 اوماتیدیوم که هر کدام از آن ها از 7 گیرنده ی نور تشکیل شده، تولید می کنند و امیدوارند که دقت و مقیاس این طرح را گسترش دهند. پژوهشگران خاطر نشان کردند: "ما تصور می کنیم که این سنسور به عنوان یک مکمل برای سنسورهای تصویر قدیمی تر و برای کاربردهای گوناگون، مورد استفاده قرر گیرد. ما این سنسور را به عنوان یک جایگزین تلقی نمی کنیم. همچنان که مگس ها، دو چشم مرکب و یک چشم دوربین مانند خیلی ساده دارند، خیلی از کارهای بینایی کامپیوترها و ربات ها می تواند از مزایای این دو نوع سنسور بهره مند گردد."