據(jù)外媒報道，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動軌跡。此外，該種復(fù)眼還可與攝像頭一起工作，為機器人、自動駕駛汽車和無人機創(chuàng)建3D定位系統(tǒng)。

（圖片來源：天津大學(xué)）

中國天津大學(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像昆蟲的眼睛，而且工作起來也與昆蟲的眼睛類似。復(fù)眼由數(shù)百至數(shù)千個相同的小眼組成，而且每一個小眼都是一個獨立的感光單位。

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)中利用精確圖像來探測物體的軌跡不同，昆蟲會根據(jù)物體發(fā)出的光的強度來探測物體的軌跡。此種運動探測法需要的信息更少，可以讓昆蟲快速對威脅做出反應(yīng)?！?/p>

模仿昆蟲的眼睛

研究人員采用了單點金剛石車削法在復(fù)眼表面創(chuàng)建了169個微透鏡，每個微透鏡的半徑約為1毫米，創(chuàng)建了一個總半徑約為20毫米的組件，可以探測90度視野范圍內(nèi)的物體。相鄰的微透鏡視野范圍會重疊，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器之間放置了一個導(dǎo)光管，克服了這一挑戰(zhàn)，同時也讓組件能夠均勻地接收來自不同角度的光。

研究人員解釋說：“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，更能模仿生物機制。”

為了利用該人工復(fù)眼測量物體的3D軌跡，研究人員在每個孔眼都增加了網(wǎng)格，以幫助進行定位，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度，計算出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，定位精度就會降低，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：“這個設(shè)計讓我們能夠證明，復(fù)眼可以根據(jù)物體的亮度，而不是復(fù)雜的圖像處理過程，來識別其位置。這種高度敏感的機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，此種新型仿生復(fù)眼能夠探測物體的3D位置，對于小型機器人來說非常有用，因為小型機器人需要利用一個重量非常輕的系統(tǒng)實現(xiàn)快速探測，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。

研究人員還計劃將該定位算法嵌入至集成電路等平臺，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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