В мгновение ока: Быстрый электронный глаз
Камера может менять направление «взгляда» со скоростью более 2500 градусов в секунду, тогда как человеческий глаз перемещается со скоростью около 500 градусов в секунду.
Во время многих психологических исследований ученым необходимо точно отследить, на что смотрит объект эксперимента. Это позволяет не только выявить то, на чем сосредоточено внимание человека, но и дать ключ к пониманию его душевного состояния и намерений. Существующие системы отслеживания направления взгляда, включающие в себя носимую на голове камеру и специализированное программное обеспечение, иногда просто не успевают за глазом человека и потому дают недостоверную информацию.
Для преодоления этих ограничений команда исследователей из Мюнхена разработала систему, которая отслеживает движение человеческого глаза, а затем воспроизводит его с помощью сверхбыстрого приводного механизма, поворачивающего цифровую камеру с тремя угловыми степенями свободы. Если человек переводит взгляд с одного объекта на другой, робот следует его примеру.
Ранее инженеры разработали и построили несколько моделей камер, обладающих двумя степенями свободы (камера могла поворачиваться вправо-влево и вверх-вниз). В новой версии система может также имитировать наклоны головы человека вбок, поворачивая камеру вокруг оси, совпадающей с направлением «взгляда».
Томас Виллграттнер (Thomas Villgrattner), один из исследователей, работавших над проектом, рассказывает, что существующие легкие и компактные камеры с тремя угловыми степенями свободы поворачиваются с помощью небольших сервоприводов, которые используются в авиамоделях. Основными недостатками таки приводов является то, что они могут создавать задержки и требуют использования системы передач.
Поэтому Виллграттнер был вынужден искать другой подход. Устройство, носимое на голове, должно быть легким и малозаметным. Кому приятно носить увесистый, шумный и трясущийся головной убор?
Решением оказалась элегантная параллельная система с ультразвуковыми пьезоприводами. Пьезоприводы через сочленения скольжения передают перемещение на небольшие стержни, связанные с рамой, на которой закреплена камера. Стержни имеют сферические шарниры на обоих концах. Подобный механизм называется PPS-цепью.
Преимуществом такой конструкции является то, что она позволяет достигать больших скоростей и ускорений с помощью небольших приводов, закрепленных на неподвижном основании, чтобы не увеличивать инертную массу движущейся части.
Прототип, весящий всего 100 грамм, оказался способен воспроизвести быстрые движения человеческих глаз, известные как саккады. Фактически, камера способна двигаться гораздо быстрее глаза человека. И возможно, однажды подобные устройства станут основой «зрения» человекоподобных роботов, которые пока что оснащаются лишь статичными камерами.
По сообщению IEEE Spectrum
