港科大最新研究！當(dāng)機(jī)器人按照上蒼蠅復(fù)眼會(huì)怎樣？！

香港科技大學(xué)范智勇教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種針孔復(fù)眼（PHCE）系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了3D打印的蜂窩狀光學(xué)結(jié)構(gòu)和半球形的全固態(tài)高密度鈣鈦礦納米線（PNA）光電探測器陣列。這種無透鏡的針孔結(jié)構(gòu)（PHA）可以根據(jù)底層圖像傳感器的需求，設(shè)計(jì)制備出任意布局。該團(tuán)隊(duì)通過對(duì)比光學(xué)模擬和成像結(jié)果驗(yàn)證了該視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵特性和功能，包括超寬視場、精準(zhǔn)的目標(biāo)定位和運(yùn)動(dòng)跟蹤能力。該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步演示了PHCE系統(tǒng)在無人機(jī)上的功能集成，使其能夠跟蹤地面上的四足機(jī)器人。這種空中-地面協(xié)作機(jī)器人互動(dòng)展示了PHCE系統(tǒng)在未來多機(jī)器人協(xié)作和機(jī)器人群技術(shù)開發(fā)中的潛在應(yīng)用前景。

研究者受到昆蟲（例如強(qiáng)盜蠅）復(fù)眼幾何結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了蜂窩狀的針孔陣列，通過光學(xué)計(jì)算和模擬仿真優(yōu)化了有限像素?cái)?shù)下的接受角Δφ、小眼間角ΔΦ，確定了對(duì)應(yīng)針孔的最佳長度直徑比，可以消除相鄰小眼之間的盲區(qū)并減少光效率損失。研究者使用摩方精密面投影微立體（PμSL）光刻3D打印技術(shù)（nanoArch® P140，精度：10 μm）制備了對(duì)應(yīng)幾何參數(shù)的針孔陣列，并與半球殼的凸面共形，原料為光敏樹脂。由于高打印自由度和簡化的結(jié)構(gòu)，上述針孔陣列的參數(shù)可以很好地設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)，以滿足對(duì)應(yīng)圖像傳感器的需求。