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곤충을 위한 고프로 카메라? 딱정벌레에 탑재할 수 있는 초소형 카메라 개발


(Researchers at the University of Washington have developed a tiny camera that can ride aboard an insect. Here a Pinacate beetle explores the UW campus with the camera on its back. Credit: Mark Stone/University of Washington)



(Co-lead author Vikram Iyer, a University of Washington doctoral student in the electrical and computer engineering department, attaches the camera system to a Pinacate beetle. Credit: Mark Stone/University of Washington)



 과학자들은 카메라로 동물들의 행동을 연구하는 것은 물론 동물의 몸에 카메라를 설치해 이들의 시점에서 행동을 연구하고 있습니다. 용감한 연구자들은 심지어 고래나 상어처럼 카메라를 부착하기 매우 위험한 동물에게까지 카메라를 부착해 이들의 생태를 깊숙히 연구했습니다. 하지만 여전히 카메라를 몸에 부착하기 어려운 동물들이 있습니다. 바로 곤충처럼 매우 작은 동물입니다. 



 워싱턴 대학의 연구팀은 딱정벌레처럼 비교적 큰 곤충이나 혹은 초소형 로봇에 탑재할 수 있는 카메라를 개발했습니다. 곤충용 고프로라고 할 수 있는 이 카메라는 크기의 한계를 극복하기 위해 많은 것을 희생했습니다. 



 현재 사용되는 스마트폰 카메라의 경우 작은 크기에도 매우 고성능의 사진 및 영상 촬영 성능을 자랑하지만, 곤충에 탑재하기엔 너무 크고 전력 소모도 많은 단점이 있습니다. 독립된 바디캠으로 사용하기 위해서는 카메라만이 아니라 배터리, 저장 장치, 기타 블루투스 같은 통신 모듈이 필요한 만큼 카메라는 훨씬 작아져야 합니다. 



 따라서 연구팀은 초소형, 초저전력 흑백 카메라를 만들었습니다. (사진) 이 카메라 시스템은 무선으로 연결되며 전체 시스템 소비 전력이 블루투스 모듈 만큼이나 작습니다. 하지만 이것 저것 다 희생해도 여전히 곤충 몸에 장착하기에는 덩치가 커질 수밖에 없습니다. 연구팀은 더 크기를 줄일 수 있는 방법을 고안했습니다. 



 일부 곤충의 경우 사실 눈 전체를 다 사용하는 것이 아니라 겹눈 가운데 특히 해상도가 높은 부위가 있습니다. 시각 처리에는 상당히 많은 에너지가 들기 때문에 크기가 작은 곤충으로써는 에너지 절약 방법을 개발한 것입니다. 중심 시야에서 벗어난 사물을 흐릿한 시각으로 감지하면 몸을 돌려 이를 확인하는 것이 더 에너지 효율적입니다. 연구팀이 개발한 카메라 역시 작은 크기에도 주변을 둘러 볼 수 있게 작은 기계 팔이 움직이는 구조를 가지고 있습니다. 이 방식이 넓은 화각을 지닌 카메라보다 더 전력을 적게 소모합니다. 



 두 번째 트릭은 움직임이 있을 때만 사진을 찍어 전송한다는 것입니다. 계속 영상을 촬영할 경우 배터리 지속 시간이 2시간 정도이지만, 움직임을 감지해 그 때만 영상을 찍으면 6시간까지 배터리 사용시간을 늘려 더 실용적인 사용이 가능합니다. 이 카메라는 스마트폰으로 연동할 수 있으며 최대 120m 거리까지 연결이 가능합니다.




(Camera Backpack for Insects or Insect-Sized Robots)



 연구팀은 이 카메라를 초소형 로봇에도 적용했습니다. 곤충용 카메라의 수요는 많지 않을 수 있지만, 초소형 초저전력 카메라에 대한 수요는 나름 존재할 수 있습니다. 다만 크기는 더 줄이고 성능은 더 높일 방법을 개발해야 실용적인 응용이 가능할 것으로 생각합니다. 



 참고 



https://techxplore.com/news/2020-07-gopro-beetles-robotic-camera-backpack.html


Wireless steerable vision for live insects and insect-scale robots," Science Robotics (2020). DOI: 10.1126/scirobotics.abb0839

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