science >> Wetenschap >  >> Fysica

Robotic vision-sensoren op basis van lichtgevoelige bacteriële eiwitten

Experimentele opstelling van de bR-fotocel met behulp van maskers met verschillende patronen. Credit:University of Electro-Communications

Hoogwaardige bewegingsdetectietechnologie is van cruciaal belang als de 'ogen' van geavanceerde robotsystemen voor toepassingen zoals fabrieksbeheer en autonome machines in thuisomgevingen. Traditionele robot vision-apparaten zoals CCD-camera's die zijn geïntegreerd met micro-elektronische circuits, vertrouwen op geavanceerde algoritmen voor snelle beeldvorming en verwerking voor robotnavigatie. Echter, deze systemen zijn duur om te implementeren en vereisen specialisten voor onderhoud wanneer apparatuur defect raakt.

Met het oog op het produceren van goedkope en eenvoudigere systemen, wetenschappers overwegen bio-geïnspireerde benaderingen in de vorm van lichtgevoelige bacteriën. Speciaal, bacteriorodopsine (bR) - een pigment dat wordt aangetroffen in het membraan van Halobacteria - dat bij blootstelling aan licht protonen afgeeft en daardoor tijdelijke elektrische stromen genereert.

Nutsvoorzieningen, Yoshiko Okada-Shudo aan de Universiteit voor Elektrocommunicatie, Tokio, en collega's, hebben een enkele fotocel ontwikkeld met behulp van bR-pigment. De onderzoekers bedekten een indiumtinoxideglasplaat met een bR-oplossing die was bedekt met een elektrolytoplossing om elektrische stromen te versterken en op zijn plaats werd gehouden door een afstandsplaat. De stromen die ontstonden bij het bestralen van deze fotocel met licht werden gemeten met een oscilloscoop.

Opmerkelijk, met dit eenvoudige apparaat kon de richting en snelheid van het over de fotocel gescande licht worden bepaald. Verder, toen verschillende soorten "maskers" met patronen werden geïntroduceerd tussen de bR-sensor en het gescande licht, elke rand van het patroon veroorzaakte een asymmetrie in de gegenereerde stroom. Deze asymmetrie was indicatief voor de bewegingsrichting van het licht. Driehoekige patronen kunnen worden gebruikt voor bidirectionele beweging, terwijl een combinatie van twee rechthoeken vier richtingen liet zien (omhoog, omlaag, rechts en links).

In andere experimenten onderzocht de onderzoeker of bR-fotocellen gevoelig waren voor manipulatie door gebaren door de beweging van licht dat door een gaatjesmasker gaat te regelen, met behulp van de beweging van de vingers. interessant, de fotocel was niet alleen gevoelig voor de beweging van vingers, maar ook het aantal gebruikte vingers.

Dit eenvoudige bR-apparaat is veelbelovend voor de ontwikkeling van eenvoudige bewegingssensoren zonder complexe algoritmen. Dit onderzoek heeft ook potentieel voor gebarenmanipulatie als middel om dergelijke apparaten te besturen, daarmee een alternatief bieden voor aanraaksensoren.