據(jù)外媒報(bào)道，近日，科學(xué)家們發(fā)明了一種仿生復(fù)眼，可以幫助科學(xué)家了解昆蟲是如何利用自己的復(fù)眼快速感知物體以及物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。此外，該種復(fù)眼還可與攝像頭一起工作，為機(jī)器人、自動(dòng)駕駛汽車和無(wú)人機(jī)創(chuàng)建3D定位系統(tǒng)。

（圖片來(lái)源：天津大學(xué)）

中國(guó)天津大學(xué)的研究人員表示他們研發(fā)出一種仿生復(fù)眼，該種眼睛不僅看起來(lái)像昆蟲的眼睛，而且工作起來(lái)也與昆蟲的眼睛類似。復(fù)眼由數(shù)百至數(shù)千個(gè)相同的小眼組成，而且每一個(gè)小眼都是一個(gè)獨(dú)立的感光單位。

研究小組中一名成員表示：“模仿昆蟲的視覺系統(tǒng)讓我們知道，與人類視覺系統(tǒng)中利用精確圖像來(lái)探測(cè)物體的軌跡不同，昆蟲會(huì)根據(jù)物體發(fā)出的光的強(qiáng)度來(lái)探測(cè)物體的軌跡。此種運(yùn)動(dòng)探測(cè)法需要的信息更少，可以讓昆蟲快速對(duì)威脅做出反應(yīng)?！?/p>

模仿昆蟲的眼睛

研究人員采用了單點(diǎn)金剛石車削法在復(fù)眼表面創(chuàng)建了169個(gè)微透鏡，每個(gè)微透鏡的半徑約為1毫米，創(chuàng)建了一個(gè)總半徑約為20毫米的組件，可以探測(cè)90度視野范圍內(nèi)的物體。相鄰的微透鏡視野范圍會(huì)重疊，與昆蟲的小眼一樣。

制造人工復(fù)眼的挑戰(zhàn)之一是圖像探測(cè)器是平的，而復(fù)眼的表面是彎曲的。于是，研究人員在曲面透鏡和圖像探測(cè)器之間放置了一個(gè)導(dǎo)光管，克服了這一挑戰(zhàn)，同時(shí)也讓組件能夠均勻地接收來(lái)自不同角度的光。

研究人員解釋說(shuō)：“我們制造的仿生復(fù)眼具備相同的接收光線能力，與生物復(fù)眼更加類似。與之前復(fù)制復(fù)眼的嘗試相比，更能模仿生物機(jī)制?！?/p>

為了利用該人工復(fù)眼測(cè)量物體的3D軌跡，研究人員在每個(gè)孔眼都增加了網(wǎng)格，以幫助進(jìn)行定位，然后再在復(fù)眼已知距離和方向上放置LED光源，并使用一種算法根據(jù)LED光源發(fā)出的光線的位置和強(qiáng)度，計(jì)算出LED的3D位置。

研究人員發(fā)現(xiàn)，該復(fù)眼系統(tǒng)能夠快速提供物體的3D位置。但是，當(dāng)光源距離較遠(yuǎn)時(shí)，定位精度就會(huì)降低，這也可以解釋為什么大多數(shù)昆蟲都是近視眼。

昆蟲如何看世界

研究人員表示：“這個(gè)設(shè)計(jì)讓我們能夠證明，復(fù)眼可以根據(jù)物體的亮度，而不是復(fù)雜的圖像處理過(guò)程，來(lái)識(shí)別其位置。這種高度敏感的機(jī)制與昆蟲的大腦處理能力能夠完美配合，幫助它們躲避捕食者?！?/p>

據(jù)研究人員所說(shuō)，此種新型仿生復(fù)眼能夠探測(cè)物體的3D位置，對(duì)于小型機(jī)器人來(lái)說(shuō)非常有用，因?yàn)樾⌒蜋C(jī)器人需要利用一個(gè)重量非常輕的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速探測(cè)，也為生物學(xué)家研究昆蟲的視覺系統(tǒng)提供了一種新方法。

研究人員還計(jì)劃將該定位算法嵌入至集成電路等平臺(tái)，使該系統(tǒng)能夠整合至其他設(shè)備中。為了降低單位成本，研究人員還在研發(fā)大規(guī)模生產(chǎn)此類復(fù)眼鏡片的方法。

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