Популяция медоносных пчел в мире находится в резком сокращении, которое наука до сих пор не смогла обратить вспять. Некоторые ученые работают над устранением виновников — болезней, вредителей, доступности корма для пчел и пестицидов — в то время как другие ищут альтернативы опылению медоносными пчелами.
Три группы ученых рассматривают робототехнику как средство снижения зависимости от опыления медоносными пчелами. Двое из них разработали крошечных летающих роботов, а третий занимается разработкой колесного робота.
Все три устройства являются прототипами. Воздушные проекты уже реализованы, а наземная модель все еще находится на самой ранней стадии проектирования. Исследователи Гарвардского университета начали свою работу 10 лет назад, а ученые из Японского университета Национальный институт передовых промышленных наук и технологий недавно представила беспроводной воздушный опылитель, который собирает и откладывает пыльцу.
Используя более обоснованный подход, многопрофильная группа Университета Западной Вирджинии (WVU) разрабатывает автономного колесного робота, который способен обнаруживать, идентифицировать и опылять отдельные цветы.
Японский флаер
В рецензируемом журнале Chem было объявлено, что японское устройство представляет собой небольшой беспроводной дрон с ремнем из конского волоса, прикрепленным к его нижней части. Это единственное роботизированное устройство, которое действительно опылило растение — в данном случае японскую лилию в ходе лабораторных испытаний.
Эйджиро Мияко, руководитель проекта, покрыл пояс робота ионным жидким гелем. По его словам, ILG остаются липкими в течение длительного времени как в нормальных, так и в суровых условиях. Они также прочны и водостойки.
Соединение увеличило полезную площадь поверхности ремня, что помогло ему собирать и сохранять жизнеспособное количество пыльцы во время полета. Влажность и электростатические свойства геля снижают вероятность повреждения пыльцы при контакте ленты с тычинками и пестиками.
Мияко описала задачу пилотирования дрона для опыления цветов как «очень сложную». Я считаю, что искусственный интеллект (ИИ), GPS и камеры высокого разрешения будут очень полезны для разработки будущих машин», — сказал он в интервью по электронной почте.
ИИ также может улучшить поведение при опылении дронами.
«Рой пчел-роботов с искусственным интеллектом может определить кратчайший путь к цветению и наиболее эффективные способы опыления», — сказал он.
Робоби Гарварда
Опыление – это всего лишь одно применение Ведущий исследователь Гарвардского университета Роберт Вуд предусматривает создание микроэлектронного робота. Он и его команда считают, что это может быть полезно в поисково-спасательных операциях.
Строительство РобоБи было невозможно, пока не были изобретены новые средства производства. Вдохновением послужили всплывающие книги и оригами, получившие название Pop-Up MEMS. В этом процессе используется сложный процесс наслаивания и складывания внутри рамы, который собирает роботов одним движением.
Размер RoboBee примерно равен четвертаку США, его высота составляет 2.4 миллиметра, а вес - чуть менее 3.2 унции. Он и летает, и плавает, а также может сидеть вверх ногами на плоских поверхностях, используя статическое электричество. Далее исследователи из Гарварда хотят построить «улей» для пчел, чтобы они могли заряжаться энергией.
Вуд представляет себе, как робопчелы собираются в стаи, подобно другому их изобретению — килоботам. Исследователи из Гарварда используют этих крошечных автономных роботов для изучения коллективного ИИ и поведения стаи.
Роботизированный вездеход
Прототип WVU заимствует свой роботизированный транспорт от студентов-инженеров автономного моделирования, созданных и использованных для победы в конкурсе NASA Sample Return Robot Centennial Challenge в 2016 году. Студенты разработали автономного робота, способного передвигаться по полю и извлекать объекты, используя только технологии, способные работать в марсианской или лунной среде.
Функция этого робота — то, что его главный исследователь называет точным опылением.
«Мы не заинтересованы в том, чтобы просто продувать воздух или трясти растения для их опыления. Мы заинтересованы в работе с отдельными цветами», — сказал Ю Гу, доцент WVU по аэрокосмической и машиностроительной технике.
Гу и его команда установят массив лидаров и камер, чтобы роботизированная рука могла находить отдельные цветы, определять их жизнеспособность и наносить пыльцу на здоровые цветы. Подобно радару, лидар использует для обнаружения объектов генерируемые лазером световые импульсы вместо звуковых волн.
WVU проверит свой опылитель на тепличной малине и ежевике. Возможность протестировать робота на нескольких поколениях ягод в течение одного года потребовала использования крытой площадки. Это только первый раунд исследований; дальнейшее развитие произойдет в последующих исследованиях.
«Сначала мы хотим показать, что это выполнимо», — сказал Гу.
В это время …
Энтомологи в Лаборатория Дэнфорта в Корнелльском университете считают, что местные пчелы могут удовлетворить некоторые, а в некоторых случаях и все потребности сада в опылении. Директор лаборатории по исследованиям и работе с общественностью Мария ван Дайк рассказала, что в нескольких садах штата Нью-Йорк больше не арендуют ульи, а вместо этого используют местное опыление пчел.
Сейчас это может быть весьма важно, поскольку до коммерческого выпуска каждой из моделей роботов осталось не менее 10 лет. Гарвардский робот по-прежнему привязан к источнику питания, а система наведения японского робота может выиграть от добавления GPS и искусственного интеллекта.
Команда Гу WVU еще не завершила этап планирования. После того, как прототип будет построен, они проведут испытания в теплице и проверят качество плодов, опыляемых роботом, по сравнению с плодами, опыляемыми естественным путем.
— Дэвид Вайншток, корреспондент FGN