Si alguna vez has intentado aplastar una mosca, sabes que los insectos reaccionan al movimiento extremadamente rápido. Un ojo compuesto de inspiración biológica recién creado está ayudando a los científicos a comprender cómo los insectos usan sus ojos compuestos para detectar un objeto y su trayectoria con tal velocidad. El ojo compuesto también podría usarse con una cámara para crear sistemas de ubicación 3-D para robots, automóviles autónomos y vehículos aéreos no tripulados.

En la revista The Optical Society (OSA) Letras de óptica , investigadores de la Universidad de Tianjin en China informan sobre su nuevo ojo compuesto bioinspirado, que no solo se parece a la de un insecto, sino que también funciona como su contraparte natural. Los ojos compuestos constan de cientos o miles de unidades repetidas conocidas como omatidios, cada una de las cuales actúa como un receptor visual independiente.

"La imitación del sistema de visión de los insectos nos ha llevado a creer que podrían detectar la trayectoria de un objeto en función de la intensidad de la luz que proviene de ese objeto en lugar de utilizar imágenes precisas como la visión humana, "dijo Le Song, miembro del equipo de investigación. "Este método de detección de movimiento requiere menos información, permitiendo que el insecto reaccione rápidamente ante una amenaza ".

Imitando un ojo de insecto

Los investigadores utilizaron un método conocido como torneado de diamante de un solo punto para crear 169 microlentes en la superficie del ojo compuesto. Cada microlente tenía un radio de aproximadamente 1 mm, creando un componente de unos 20 mm que podría detectar objetos desde un campo de visión de 90 grados. Los campos de visión de las microlentes adyacentes se superponen de la misma manera que lo hacen los omatidios para la mayoría de los insectos.

Uno de los desafíos en la fabricación de un ojo compuesto artificial es que los detectores de imágenes son planos mientras que la superficie del ojo compuesto es curva. La colocación de una guía de luz entre la lente curva y un detector de imágenes permitió a los investigadores superar este desafío y al mismo tiempo permitir que el componente recibiera luz desde diferentes ángulos de manera uniforme.

"Esta capacidad de recepción de luz uniforme de nuestro ojo compuesto bioinspirado es más similar a los ojos compuestos biológicos e imita mejor el mecanismo biológico que los intentos anteriores de replicar un ojo compuesto, "explicó Song.

Para utilizar el ojo compuesto artificial para medir la trayectoria 3D, los investigadores agregaron cuadrículas a cada ojal que ayudan a identificar la ubicación. Luego colocaron fuentes de luz LED a distancias y direcciones conocidas desde el ojo compuesto y utilizaron un algoritmo para calcular la ubicación tridimensional de los LED en función de la ubicación y la intensidad de la luz.

Los investigadores encontraron que el sistema de ojo compuesto era capaz de proporcionar rápidamente la ubicación tridimensional de un objeto. Sin embargo, la precisión de la ubicación se redujo cuando las fuentes de luz estaban más lejos, lo que podría explicar por qué la mayoría de los insectos son miopes.

Cómo ven el mundo los insectos

"Este diseño nos permitió demostrar que el ojo compuesto podía identificar la ubicación de un objeto en función de su brillo en lugar de un proceso de imagen complejo, ", dijo Song." Este mecanismo altamente sensible se adapta muy bien a la capacidad de procesamiento cerebral de los insectos y les ayuda a evitar a los depredadores ".

Según los investigadores, La capacidad del nuevo ojo compuesto bioinspirado para detectar la ubicación tridimensional de un objeto podría ser útil para pequeños robots que requieren una detección rápida desde un sistema muy ligero. También ofrece una nueva forma para que los biólogos estudien los sistemas visuales de los insectos.

Los investigadores planean incorporar el algoritmo de localización en plataformas como circuitos integrados para permitir que el sistema se incorpore a otros dispositivos. También están desarrollando formas de producir en masa los lentes oculares compuestos para reducir el costo unitario.