09/08/2024
Door Ad Spijkers
HKUST ontwikkelde een kunstmatig facetoog om robot vision tegen lagere kosten maar hogere gevoeligheid te realiseren.
Een onderzoeksteam van de Hong Kong University of Science and Technology (HKUST) heeft een nieuw kunstmatig facetoogsysteem ontwikkeld. Het is niet alleen goedkoper, maar ook is de gevoeligheid minstens twee keer zo hoog als die van bestaande kleine producten op de markt. Het systeem belooft de mogelijkheden van robots op het gebied van navigatie, perceptie en besluitvorming te verbeteren. Tegelijkertijd kan het commerciële toepassing en verdere ontwikkeling in mens-robotsamenwerking bevorderen.
Facetoog
Het nieuwe systeem bootst de visuele mogelijkheden van facetogen (zoals van insecten, liks op de foto) na en kan in een breed scala aan scenario's worden toegepast. Zo kan het op drones worden geïnstalleerd om hun nauwkeurigheid en efficiëntie te verbeteren bij taken zoals irrigatie of noodhulp op ramplocaties.
Met zijn hoge gevoeligheid kan het nieuwe kunstmatige facetoog (rechts op de foto) ook nauwere samenwerking tussen robots en andere verbonden apparaten mogelijk maken. Op de lange termijn zal het facetoogsysteem de veiligheid van autonoom rijden verbeteren en de adoptie van intelligente transportsystemen versnellen, wat de ontwikkeling van slimme steden bevordert.
Ogen voor drones
De technologie is volgens de onderzoekers een belangrijke stap voorwaarts op het gebied van biomimetische vision systemen. Tot op heden hebben robotici zich vooral gericht op het repliceren van de visuele mogelijkheden van insecten, die een breed gezichtsveld en geavanceerde mogelijkheden voor het volgen van bewegingen bieden.
Het integreren van facetoogsystemen in autonome platforms zoals robots of drones is echter een uitdaging. Degelijke systemen kampen vaak met problemen met betrekking tot complexiteit en stabiliteit tijdens vervorming. Ook hebben ze geometrische beperkingen en zijn er mogelijke mismatches tussen optische en detectorcomponenten.
Om deze uitdagingen aan te pakken, heeft het onderzoeksteam een uit kleine gaatjes bestaand vision-systeem ontwikkeld door nieuwe materialen en structuren te gebruiken. Dit systeem heeft verschillende belangrijke kenmerken, waaronder een inherent hemisferische perovskiet nanowire array imager met een hoge pixeldichtheid om het beeldveld te vergroten. Ook omvat het systeem een 3D-geprinte reeks van kleine gaatjes met een aanpasbare lay-out om invallend licht te reguleren. Dit elimineert tevens het blinde gebied tussen aangrenzende ommatidia (individuele eenheden binnen het facetoog).
Eigenschappen
Het systeem biedt een goede hoekselectiviteit, een breed gezichtsveld, een breed spectrumrespons in monoculaire en binoculaire configuraties en het vermogen om dynamische beweging en te volgen. Het samengestelde oog kan niet alleen nauwkeurig doelen lokaliseren, maar ook een bewegende viervoetige robot volgen nadat het op een drone is aangebracht.
Het nieuwe facetoogontwerp is eenvoudig, licht en goedkoop, aldus de onderzoekers. Het zal traditionele camera's niet volledig vervangen, maar zou een stap voorwaarts kunnen zijn in bepaalde roboticatoepassingen, zoals in een zwerm drones die in dichte formatie vliegen. Door verder te miniaturiseren en het aantal ommatidia, de beeldresolutie en de reactiesnelheid te vergroten, kan dit type oog brede toepassingen vinden in opto-elektronica en robotica."
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: HKUST