Olho composto artificial vai revolucionar visão robótica com menor custo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/08/2024

Fusão do olho de uma mosca, à esquerda, com uma ilustração do olho composto de orifícios de alfinete (pinhole) à direita.
[Imagem: Science Robotics/AAAS]

Olho artificial

Construir sistemas de visão artificial inspirados nos olhos compostos dos insetos sempre foi uma das rotas preferidas para projetar câmeras mais eficientes e olhos para robôs, mas os componentes resultantes costumam ser caros porque são complexos e difíceis de fabricar.

Uma equipe de pesquisa da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST) desenvolveu agora um novo sistema de olho composto artificial que não apenas é muito mais barato de ser fabricado, como também apresentou uma sensibilidade pelo menos duas vezes maior do que a dos produtos existentes no mercado.

E, como já nasce miniaturizado, o sistema biomimético promete revolucionar a visão robótica, aprimorando as capacidades dos robôs em navegação, percepção e tomada de decisão, ao mesmo tempo em que viabiliza desenvolvimentos no campo da colaboração humano-robô.

"Este projeto de olho composto é simples, leve e barato. Embora ele não substitua totalmente as câmeras tradicionais, pode ser um grande impulso em certas aplicações de robótica, como em um enxame de drones voando em formação próxima. Ao miniaturizar ainda mais o tamanho do dispositivo e aumentar o número de omatídeos, a resolução de imagem e a velocidade de resposta, este tipo de dispositivo pode encontrar amplas aplicações em optoeletrônica e robótica," disse o professor Zhiyong Fan.

Os omatídeos são as unidades individuais dentro do olho composto de um inseto.

Estrutura do olho composto baseado em câmera de orifício.
[Imagem: Yu Zhou et al. - 10.1126/scirobotics.adi8666]

Câmera estenopeica

O grande salto qualitativo obtido pela equipe concentrou-se justamente na fabricação dos omatídeos artificiais. Cada unidade do olho composto consiste em uma câmera estenopeica, ou câmera de orifício, essencialmente uma câmara escura dotada de um orifício finíssimo, por onde a luz entra - esse tipo de detector também é conhecido pelo termo em inglês pinhole (furo de alfinete).

É claro que muita gente já havia pensado nisso, mas conseguir colocar a ideia em prática exigiu várias inovações simultâneas.

Uma das principais novidades do sistema consiste em um gerador hemisférico de imagens, feito com uma matriz de nanofios de perovskita, com alta densidade de píxeis, para ampliar o campo de imagem. Outra consiste em uma matriz de orifícios sem lentes impressa em 3D com um leiaute ajustável, para regular a luz incidente e eliminar a área cega entre os omatídeos vizinhos.

O resultado é uma boa seletividade angular, um amplo campo de visão, resposta de amplo espectro em configurações monoculares e binoculares, bem como a capacidade de rastreamento de movimento dinâmico. Com isto, o olho composto de orifício consegue localizar alvos com precisão, o que a equipe demonstrou incorporando-o em um drone e usando-o para rastrear um robô quadrúpede em movimento.

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