為了有效地導航真實環(huán)境,，機器人通常會分析由集成在其體內(nèi)的成像設備采集的圖像,。為了提高機器人的性能，工程師們一直在努力開發(fā)不同類型的高性能攝像機,、傳感器和人工視覺系統(tǒng),。

迄今為止開發(fā)的許多人工視覺系統(tǒng)都從人類、動物,、昆蟲和魚類的眼睛中獲得靈感,。這些系統(tǒng)具有不同的特性和特征，這取決于其設計運行的環(huán)境,。

大多數(shù)現(xiàn)有傳感器和攝像機設計用于地面（即陸地環(huán)境）或水中（即水生環(huán)境）,。另一方面，可以同時在陸地和水生環(huán)境中運行的仿生人工視覺系統(tǒng)仍然很少,。

首爾國立大學基礎科學研究所（IBS）,、光州科學研究所、麻省理工學院（MIT）和德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員最近開發(fā)了一種新的視覺系統(tǒng),，其靈感來自螃蟹,，可以在地面和水中工作。該兩棲系統(tǒng)發(fā)表在《自然電子》雜志上的一篇論文中,，允許機器人獲得其周圍360°全景視圖,，從而可以更有效地檢測障礙物和導航環(huán)境。

“之前的工作（包括我們小組的研究）在廣角視野攝像機上的角度總是小于180°，這對于‘全’全景視覺來說是不夠的,，而且它們不適合改變外部環(huán)境，”進行這項研究的研究人員之一Young Min Song說道,。我們想開發(fā)一種360°FoV攝像機,，可以在空氣和水中成像。

這組研究人員開發(fā)的人工視覺系統(tǒng)從招潮蟹的眼睛中獲得靈感,。這種獨特的物種,，也被稱為叫螃蟹，不需要移動眼睛和身體就可以看到周圍的全景,。為了人工復制招潮蟹的眼睛,，閔和他的同事們使用了一個平面相機鏡頭。

宋解釋說：“如果你使用具有曲率的傳統(tǒng)透鏡進行成像,，當你將透鏡浸入水中時,，其焦點會發(fā)生變化。另一方面,，如果你使用平面透鏡,，無論環(huán)境條件如何，你都可以看到清晰的圖像,。生活在潮間帶的招潮蟹的透鏡表面是這種平面,，我們只是模仿了這種蟹眼透鏡?！?/p>

為了創(chuàng)建復雜的視覺系統(tǒng),，研究人員將具有漸變折射率的平面微透鏡陣列和柔性梳狀硅光電二極管陣列集成在球形結(jié)構(gòu)上。他們使用的微透鏡可以保持其焦距,，而不受空氣和水之間外部折射率變化的影響,。

據(jù)我們所知，這是第一次在世界范圍內(nèi)演示兩棲和全景視覺系統(tǒng),。我們的視覺系統(tǒng)可以為360°全方位攝像機鋪平道路,，這些攝像機可以應用于虛擬現(xiàn)實或增強現(xiàn)實，也可以用于自動駕駛車輛的全天候視覺,。宋和他的同事考慮到陸地和水環(huán)境的特點,，在一系列光學模擬和成像演示中測試了他們的系統(tǒng)。到目前為止,，他們發(fā)現(xiàn)它取得了非常有希望的結(jié)果,，因此可以很快在幾種不同的混合和兩棲機器人上進行測試和實施。

宋補充道：“在接下來的研究中,，我們將進行進一步的工程設計,，以實現(xiàn)更高的分辨率和卓越的成像性能。我們?nèi)杂信d趣開發(fā)一種新型相機，其獨特的成像功能受到其他動物眼睛的啟發(fā),?！?/p>