Gli scienziati creano una telecamera per scarafaggi cyborg per la ricerca e il salvataggio

Gli scienziati creano una telecamera per scarafaggi cyborg per la ricerca e il salvataggio

Un gruppo di ricercatori internazionali di robotica ha sviluppato una soluzione di ricerca e soccorso urbano che supera gli attuali limiti della robotica in miniatura attraverso quello che chiamano un sistema ibrido di computer per insetti, che fonde una piattaforma di insetti viventi con un microcontrollore.

I ricercatori affermano che c’è ancora molta strada da fare prima che la robotica in miniatura sia pronta per vere missioni di ricerca e soccorso, principalmente a causa dei limiti delle batterie moderne, del “carico computazionale della locomozione” e dei sistemi di prevenzione degli ostacoli. Come soluzione alternativa, hanno sviluppato un computer e un ibrido biologico sotto forma di un microcontrollore e di una telecamera attaccati alla parte posteriore di uno scarafaggio sibilante del Madagascar.

La combinazione scarafaggio cyborg è in grado di navigare autonomamente con la capacità di trovare e rilevare gli esseri umani in ambienti danneggiati come edifici crollati. Utilizza un mix di un algoritmo di controllo personalizzato e la capacità di navigazione naturale dell’insetto per essere in grado di esplorare terreni complessi e il suo “rilevamento della presenza umana” a bordo utilizza una telecamera a infrarossi guidata da un modello di apprendimento automatico personalizzato.

A causa del suo design ibrido, lo scarafaggio cyborg ha una durata della “batteria” molto più lunga rispetto alla robotica convenzionale di dimensioni altrettanto ridotte e può funzionare per un’ora (o più) il che lo rende effettivamente praticabile per le missioni del mondo reale.

Nel loro articolo di 43 pagine, i ricercatori spiegano che lo scarafaggio è controllato principalmente tramite stimoli elettrici in posizioni neurali, neuromuscolari o sensoriali. Poiché l’insetto fornisce la maggior parte della “potenza” attraverso la sua biologia, la quantità di energia elettrica che deve essere incorporata nell’array di elaborazione è minima.

“Il sistema ibrido computer-insetto consiste in una piattaforma per insetti manipolata da un sistema di controllo dello zaino wireless personalizzato”, spiegano i ricercatori. “Il movimento dell’insetto era diretto stimolando elettricamente i suoi cerci sinistro e destro per indurre la rotazione; quando il cercus sinistro è stato stimolato, l’insetto ha fatto un giro a destra (rotazione in senso orario), e viceversa.

Il video qui sotto è stato caricato da un team di ricerca nel 2015 e mostra come sono stati in grado di controllare la direzione di uno scarabeo attraverso impulsi elettrici, lo stesso metodo con cui viene controllato lo scarafaggio.

Di seguito è riportato un video del progetto di ricerca che mostra come il sistema funziona specificamente con uno scarafaggio.

Il team ha testato la capacità dello scarafaggio cyborg di navigare nel terreno e trovare gli umani mettendolo in una situazione simulata con l’inclusione di diversi bersagli umani e non umani. I ricercatori affermano che nonostante la mancanza di informazioni sugli ostacoli in anticipo, il cyborg è stato in grado di guidarsi con successo attraverso il terreno e utilizzando la fotocamera a infrarossi e l’algoritmo di rilevamento umano è stato in grado di classificare correttamente gli umani ignorando i soggetti non umani (come mostrato di seguito ).

La telecamera a infrarossi di bordo è un piccolo sensore da 32×32 pixel con un campo visivo di 90 gradi e i ricercatori affermano che il suo sistema ha una percentuale di successo dell’87 percento nel distinguere gli esseri umani dagli altri soggetti, che migliora al 90 percento quando lo scarafaggio è all’interno un metro e mezzo dal soggetto. Sebbene lo scarafaggio non possa essere rintracciato in tempo reale a causa di vincoli hardware, i ricercatori sperano di implementarlo in futuro con segnali a bassa energia che possono essere trasmessi al centro di controllo.

Il documento di ricerca completo può essere trovato qui.


Crediti immagine: Tutte le foto, le illustrazioni e i video tramite arXiv:2105.10869.



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