Garnalen kunnen helpen om zelfrijdende auto's beter te laten zien in gevaarlijke omstandigheden

Anonim

Garnalen kunnen helpen om zelfrijdende auto's beter te laten zien in gevaarlijke omstandigheden

Automotive

James Holloway

12 oktober 2018

4 afbeeldingen

Op garnalen geïnspireerde camera's van Mantis konden gevaren drie keer verder weg detecteren (met dank aan Viktor Gruev, University of Illinois in Urbana-Champaign)

Langoude New Atlas-lezers zullen ongetwijfeld bekend zijn met de bidsprinkhaankreeft, de formidabele zeeschaaldieren met krachtige speer- of clubachtige voorpoten die hun prooi overweldigen. Maar hun ledematen zijn niet hun enige opmerkelijke eigenschap. Hun ogen behoren tot de meest geavanceerde in de natuur, en onderzoekers van de University of Illinois denken nu dat hun extreme gevoeligheid voor zowel licht als donker zelfrijdende auto's zou helpen om het beter te zien in moeilijke omstandigheden.

Er zijn in feite zo'n 400 soorten mantis-garnalen, maar een ding dat ze delen is een buitengewone gevoeligheid voor licht en donker. Terwijl het menselijk oog zich aanpast aan zowel lichte als donkere omgevingen, kan de mantisgarnaal gedetailleerde nuances zien in uitersten van licht en donker op hetzelfde moment. Het heeft dit nodig om potentieel bidden in de heldere oceaan te detecteren terwijl het zich verstopt in donkere gaten en spleten.

Het is dit idee dat onderzoekers hebben toegepast op camera's en hun fotodiodes hebben gewijzigd om de voorwaartse biasmodus te gebruiken in plaats van de reverse bias. Dit betekent dat de elektrische stroom van de fotodiodes niet langer evenredig is met de lichtinvoer van de camera, maar in plaats daarvan logaritmisch stijgt, net als de gevoeligheid van de garnalen voor de helderheid. Het resultaat is een dynamisch bereik van ongeveer 10.000 keer dat van camera's die momenteel op de markt zijn.

"In een recente crash waarbij een zelfrijdende auto betrokken was, kon de auto een semi-truck niet detecteren omdat de kleur en lichtintensiteit zich mengden met die van de lucht op de achtergrond, " zegt teamleider Viktor Grueve in een persbericht . "Onze camera kan dit probleem oplossen omdat het hoge dynamische bereik het gemakkelijker maakt om objecten te detecteren die vergelijkbaar zijn met de achtergrond en de polarisatie van een vrachtwagen anders is dan die van de lucht. "

Het team nam ook aanwijzingen van het vermogen van de garnalen om lichtpolarisatie te detecteren. Ze deden dit door nanomaterialen toe te voegen aan de imaging-chip van de camera, die pixel voor pixel licht filtert om polizarisatie te detecteren.

Boven: dagelijkse objecten zoals te zien met een normale camera (links) en de camera's van de onderzoekers (midden en rechts)

De onderzoekers denken dat de doorbraak kan helpen om zelfrijdende auto's te laten navigeren in wazig en mistig weer, en om die moeilijke overgangen tussen donkere tunnels en klaarlichte dag veiliger te maken. Ze beweren ook dat de camera's gevaren, auto's en mensen drie keer verder weg kunnen detecteren. Nieuwe camera's met deze mogelijkheden kunnen in serie worden geproduceerd voor een prijs van $ 10 per stuk, beweren ze - een prijs die ze naast andere camera's bruikbaar zou maken.

Het team onderzoekt ook potentieel gebruik in de oceaan, waar de polarisatiedetectie van de camera kan worden gebruikt om zonlicht te analyseren om de locatie te bepalen - mogelijk waardevol omdat GPS niet onder water werkt. De camera's kunnen ook worden gebruikt om betere foto's te maken terwijl ze onder water staan.

Andere mogelijke toepassingen zijn het detecteren van kankercellen (vergelijkbaar met op mantis-garnalen geïnspireerd onderzoek van de University of Queensland) die licht anders polariseren dan normaal weefsel. Ze werken ook samen met een airbagfabrikant om te kijken of de technologie airbags eerder kan inzetten bij een auto-ongeluk.

Het team, Bioinspired polarisatie-imager met een hoog dynamisch bereik, verschijnt in het Optica- tijdschrift Optica en is vrij beschikbaar om online te lezen.

Eerder onderzoek van de Universiteit van Bristol onderzocht het vermogen van mantis garnalen om gepolariseerd licht te detecteren voor toepassing op onderzeese robots.

Bron: The Optical Society

Dagelijkse objecten zoals gezien met een normale camera (links) en de camera's van de onderzoekers (midden en rechts) (Credit: Viktor Gruev, University of Illinois in Urbana-Champaign)

Op garnalen geïnspireerde camera's van Mantis konden gevaren drie keer verder weg detecteren (met dank aan Viktor Gruev, University of Illinois in Urbana-Champaign)

De technologie kan gevaren zien die onzichtbaar zijn voor normale camera's in wazige omstandigheden (Credit: Viktor Gruev, University of Illinois in Urbana-Champaign)

Een peacock mantis-garnaal gefotografeerd in Gorontalo, Indonesië (Dank u: fenkieandreas / Depositphotos)