研发人员打造仿生机器人眼 可自动调节瞳孔大小以应对强光

盖世汽车讯 机器人、自动驾驶汽车和无人机经常面临动态光照带来的挑战。例如，当汽车驶入黑暗的隧道时，其摄像头光圈需要保持全开才能捕捉到足够的光线以看清前方，就像人类的瞳孔在黑暗中的运作方式一样。但当汽车驶出隧道进入日光照射区域时，强光会令摄像头瞬间“致盲”。

据外媒报道，得益于一款仿生眼的研发，机器人视觉有望很快得到提升，这种仿生眼能够根据光线变化自动调节瞳孔大小。在发表于期刊《Science Robotics》的一项研究中，研究人员详细介绍了他们如何创造出这种仿生视觉系统，该系统不仅模仿了人眼的视觉方式，还能适应不同的光照条件。这项技术旨在弥合普通摄像头和生物体感知周围环境方式之间的差距。

图片来源：《Science Robotics》

摄像头虽然擅长捕捉高分辨率图像，但在动态环境中，却缺乏适应能力。

为了解决这个问题，研究人员首先制造了一个模拟生物眼球形状的曲面成像阵列。这与通常采用平面传感器的普通摄像头截然不同。这种半球形“视网膜”拥有超宽视野，能够减少空间畸变，使系统能够同时捕捉到更多周围环境的信息。

此外，它还由一种感光材料制成，可以探测从紫外线到红外线的波长范围。

研究团队还模拟了人眼的通讯系统。当活体人眼看到物体时，会向大脑发送神经冲动。为了重现这一过程，研究人员在一个充满类似盐水溶液的小通道内使用了一种名为EGaIn的液态金属。

当光线照射到传感器上时，会产生电流，驱动液态金属流动。每次液态金属接触到电极，就会形成一个闭合电路，并向人工瞳孔（另一个独立的液态金属组件）发送电脉冲，使其根据光线强度调节大小。

光线越强，这些电脉冲的频率就越高，导致液态金属扩散并覆盖更大的光圈。在光线较暗的情况下，电脉冲的频率会降低，液态金属会收缩，让更多光线进入。

由于这种金属是液态的，瞳孔可以呈现不同的形状，例如猫眼般的垂直狭缝。

研究团队在论文中表示：“该系统展现出极强的可塑性，并具有模拟多种物种瞳孔光反射的巨大潜力。”

在测试中，这款液态金属眼显著提升了机器在强光下的“视觉”能力。当人工瞳孔固定大小时，在过曝光照条件下，其图像识别准确率达到68.38%。但启用自适应瞳孔后，准确率提升至83.56%。

研究团队表示：“我们的研究不仅增强了人工智能视觉系统的视觉性能，也提高了其在动态环境中的适应能力。

目前，这款仿生眼处于概念验证阶段。下一步的研究方向包括缩小系统尺寸、提高集成度，以及探索更复杂的瞳孔设计。