Çin Bilimler Akademisi araştırmacıları, meyve sineğinin bileşik göz yapısından ilham alarak hem görme hem de gaz algılama yeteneğine sahip böcek ölçekli bir biyonik göz geliştirdi.
Nature Communications dergisinde yayımlanan çalışmada, “bio-CE” (bionic compound eye) adı verilen sistemin özellikle insansız araçların dar ve karmaşık ortamlarda daha güvenli hareket etmesine katkı sağlayabileceği bildirildi.
Araştırmaya göre sistem, yalnızca 1,5 × 1,5 milimetrelik bir alana bin 27 mikro mercek yerleştirilerek üretildi ve yaklaşık 180 derecelik yatay görüş açısı sağladı. Bu sayede geliştirilen göz, robotların sadece önünü değil sağ ve sol tarafını da aynı anda algılamasına imkan tanıyor. Uzmanlar, bu özelliğin özellikle engelden kaçma ve yakın mesafede çarpışmayı önleme açısından önemli olduğunu belirtiyor.
Böcek gözü modeli taklit edildi
Çalışmada kullanılan “bileşik göz” kavramı, böceklerde bulunan çok sayıda küçük mercekten oluşan göz yapısını ifade ediyor. İnsan gözünden farklı olarak tek bir büyük mercek yerine yüzlerce küçük merceğin birlikte çalışmasıyla geniş bir görüş alanı elde ediliyor. Bu küçük birimlerin her biri biyolojide “ommatidium” olarak adlandırılıyor. Geliştirilen sistemde bu birimlerin sayısı bin 27’ye ulaşıyor.
Araştırmacılar, mikro mercek dizilerini üretmek için femtosaniye lazer iki fotonlu polimerizasyon adı verilen hassas bir mikro üretim yöntemi kullandı. Bu teknik, son derece kısa süreli lazer darbeleriyle mikroskobik ölçekte üç boyutlu yapılar oluşturulmasını sağlıyor. Böylece mercekler esnek bir algılayıcı yüzey üzerine doğrudan yazdırılabiliyor.
Sistemde ayrıca merceklerin arasına mikro kıl yapıları eklendi. Gerçek meyve sineklerinin gözlerinde de bulunan bu yapılar, nemli ortamlarda mercek yüzeyinde buğulanmayı azaltıyor. Bu özellik sayesinde sistemin yüksek nem koşullarında da görüntü kalitesini koruyabildiği ifade edildi.
Gaz algılama özelliği
Bio-CE sisteminin dikkat çeken bir diğer özelliği ise gaz algılama yeteneği. Mürekkep püskürtmeli baskı yöntemiyle eklenen renk değişimine dayalı kimyasal sensör dizisi, belirli tehlikeli gazlarla temas ettiğinde renk değiştiriyor.
Sistem, bu renk değişimini analiz ederek gazın türü ve yoğunluğu hakkında bilgi elde edebiliyor. Böylece görsel ve kimyasal veriler birlikte değerlendirilerek karar mekanizması oluşturuluyor.
Robot üzerinde test edildi
Araştırmada sistemin saniyede yaklaşık bin kez düzeyinde algılama yapabildiği ve bu sayede hızlı hareket eden nesneleri tespit edebildiği bildirildi. Geliştirilen teknoloji, dört tekerlekli küçük bir robot üzerine monte edilerek test edildi. Denemelerde robotun sağ ve sol taraftaki engelleri eş zamanlı algıladığı ve çarpışmadan kaçınabildiği gözlemlendi. Aynı zamanda ortamda bulunan tehlikeli gazlara da tepki verdiği kaydedildi.
Araştırmacılar, sistemin görüntü çözünürlüğünün geleneksel yüksek çözünürlüklü kameralara kıyasla daha düşük olduğunu ancak tasarımın özellikle yüksek hız ve geniş görüş alanına öncelik verdiğini vurguladı. Kavisli mercek yapısı nedeniyle görüntüde geometrik bozulmalar oluşabildiği ve kimyasal sensörlerin tepki süresinin görsel algılamaya göre daha yavaş olduğu belirtildi.
Uzmanlara göre söz konusu teknoloji, kimyasal sızıntıların tespiti, afet bölgelerinde arama kurtarma faaliyetleri ve dar alan keşif görevleri gibi alanlarda kullanılabilecek potansiyele sahip olarak görülüyor.
Kaynak: Nature