Robotoog met menselijke trekjes (2)
Figuur 1. Krachtige oogspieren geven het oog grote hoekversnellingen, zoals bij een saccade of oogsprong. Oogspieren zorgen voor rotatie van het oog om 3 assen. Voor het robotoog moeten 2 assen worden gerealiseerd. De 3e as wordt gerealiseerd door elektronisch het camerabeeld te kantelen.
Namaakoog
Erik kreeg als afstudeerwerk de opdracht een oogunit te maken voor stereovisie die uiterlijk lijkt op het menselijk oog. Na enige studie van de eigenschappen van het mensenoog bleek dit een bijzonder uitdagende en lastige opgave te zijn.
Gekeken naar de anatomie van het oog hebben we te maken met de volgende grootheden:
Diameter oogbol ca 25 mm. Zes spieren verzorgen de rotaties om drie assen, waarvan één in kijkrichting. De rotatie om de kijkrichting is ± 7° en is bij mensen nodig voor het bewaren van het evenwicht.
Voor het robotoog zijn alleen de andere twee rotaties belangrijk, omdat de rotatie in kijkrichting eventueel ook kan worden opgevangen door digitale manipulatie van het camerabeeld.
Met het oog is slechts een klein deel van de omringende ruimte te zien, maar mensen zijn in staat de gehele ruimte te overzien door de ogen snel te roteren en de beelden in hun hersens aan elkaar te koppelen waardoor een totaalbeeld ontstaat.
Een grote hoekuitwijking van ± 35° op de kijkrichting in beide as-richtingen en een forse versnelling van 2500°/s2 vormen de uitdaging. De pixelgrootte van de camera (5 x 5 µm) komt overeen met een hoek van 0,04°. De afmetingen van een miniatuur CCD-camera, zoals die in een mobiele telefoon wordt toegepast zijn 8 x 8 x 6 mm.
Een eerste doelstelling is dat de robotogen een mens moeten kunnen volgen. Oogbewegingen maken ook een belangrijk deel uit van de menselijke communicatie. Door afwisselend kijken en wegkijken worden samen met gelaatsuitdrukkingen emoties opgeroepen, die empathie doen vermoeden. Een goede gelijkenis van de methode van bewegen en de coördinatie van de oogbewegingen is daarom belangrijk.