Роботы, беспилотные автомобили и дроны часто «слепнут» при резкой смене освещения. Типичный пример — выезд автомобиля из темного тоннеля на яркое солнце: камере требуется время, чтобы подстроить апертуру, и в эти секунды машина движется практически вслепую. Новое исследование, опубликованное в журнале Science Robotics, предлагает решение этой проблемы — искусственный глаз, который автоматически меняет размер зрачка так же молниеносно, как это делает живой орган зрения, сообщает ТechХplore.
Полусферическая сетчатка и жидкий металл
Традиционные камеры используют плоские сенсоры, что ограничивает их поле зрения и создает пространственные искажения. Команда исследователей пошла иным путем, создав изогнутую светочувствительную матрицу, имитирующую форму глазного яблока. Она обладает сверхшироким углом обзора и способна улавливать волны в диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного излучения.
Однако главной инновацией стала система управления светом. Вместо механических лепестков диафрагмы ученые использовали жидкий металл — сплав EGaIn (эвтектический галлий-индий). Он помещен в микроканалы, заполненные раствором, имитирующим соленую среду живого организма.
Имитация нервных импульсов
Механизм работает по принципу биологической обратной связи. Когда свет попадает на сенсоры, генерируется ток, который заставляет капли жидкого металла двигаться. При контакте с электродами возникают электрические всплески, передающие сигнал на искусственный зрачок.
Чем ярче свет, тем выше частота этих импульсов. Под их воздействием жидкий металл растекается, перекрывая часть отверстия и уменьшая поток света. В сумерках частота всплесков падает, металл сокращается, и «зрачок» расширяется. Более того, благодаря свойствам жидкости искусственному глазу можно придавать разные формы — например, делать его вертикальным, как у кошек.
Точность выше на 15%
Тесты подтвердили превосходство системы над стандартными камерами. В условиях избыточного освещения точность распознавания образов с фиксированным зрачком составляла всего 68,38%. После активации адаптивного жидкометаллического зрачка этот показатель вырос до 83,56%.
«Эта система обладает огромной пластичностью и потенциалом для имитации зрачковых рефлексов множества видов живых существ», — отмечают авторы работы.
На данный момент разработка является прототипом. Следующим шагом станет миниатюризация системы и интеграция всех компонентов в единый компактный модуль.
Внедрение подобных «глаз» в серийное производство беспилотников может радикально повысить безопасность дорожного движения и эффективность поисково-спасательных роботов в сложных условиях.
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram