Как сделать поле для робопчелы

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 01.09.2024

Робопчелы. Опыление растений -- Сельское хозяйство и беспилотники -- Бионические роботы

Как известно, в XXI веке возникла проблема, связанная с сокращением популяции пчел. Это может создать проблему с опылением растений. Ученые задумались о возможностях замены пчел какими-либо роботизированными устройствами. Один из напрашивающихся для реализации вариантов - использование робопчел, бионических летающих роботов, подобно пчелам, способным переносить пыльцу с цветка на цветок.

На 2016 год идея пока что реализуется на уровне не выше, чем уровень "проверка концепта". Несколько команд в мире изучают механизмы опыления растений пчелами и пытаются воспроизвести опыление с помощью мини- и микро-беспилотников. Пока что используются или готовые БЛА наладонного класса или специально разработанные. В любом случае речь идет о лабораторных экспериментах. БЛА такого размера пока что не автономны, зачастую не имеют бортового ИИ и даже GPS, не защищены от негативных погодных условий, их время работы от аккумулятора слишком мало для тиражирования идеи.

Идея искусственных пчел и опасности перехвата управления роем обсуждались в одной из серий Черного зеркала.

бионическая пчела ADI из 6-й серии "Черного зеркала"

Вариант будущего, где действуют бионические пчелы (АДН - автоматические дроны-насекомые), показан в серии "Ненависть нации" третьего сезона сериала "Черное зеркало". Вместе с возможностью заменить настоящих пчел роботами, появление АДН привело к возможности использовать роботов в целях, на которые они рассчитаны не были, например, для жестоких убийств людей. Так что же роботы, спасут мир или уничтожат все человечество? Впрочем, до этой стадии у нас наверняка еще есть несколько лет.

Участники рынка и эксперименты

Гарвардский Университет, США

2016. Проект осуществляется с 2004 года. Пока что получилось изделие, которое для полета получает электроэнергию по проводам. Оценка разработчиков - нужно еще порядка 15 лет, чтобы концепт стал автономным и готовым к массовому использованию. Robo-Bee

Национальный институт передовой науки и технологии, Япония

2017.02.16 Проведен эксперимент по успешному опылению лилий наладонным беспилотником. Использован мелко нарезанный конский волос и специальный липкий гель, которые позволяют захватывать пыльцу на одних цветках и переносить ее на другие. Пока что это не более, чем проверка концепции. Дрон не является автономным, это просто микро-квадракоптер, которым управлял один из участников эксперимента.

Технологический Университет Варшавы

Польская "робопчела" на базе микроквадрокоптера.

Существует также наземный, колесный вариант "робопчелы"

Колесный опытный экземпляр "робопчелы"

Запаса энергии колесного робота хватает на 2 часа непрерывной работы без подзарядки. Летом 2016 года на тестовом огородике, опылением которого занимался робот, выросло 165 ростков чеснока, тогда как на контрольном участке выросло всего 23 ростка.

Технологический прогресс приближает нас к тому моменту, когда люди начнут взаимодействовать с роботами. На Международной космической станции это уже происходит на уровне запуска робопчел.

Эти механизмы должны помогать членам экипажа справляться с рутинными задачами, а также поучаствовать в нескольких экспериментах. Речь идет о летающем компактном механизме в форме куба. По площади одна модель занимает 30 см 2 .

Каждая робопчела наделена набором камер (6 штук) и датчиков для навигации, мониторинга экипажа, отбора проб, управления логистикой и т.д. Также присутствуют сенсорный экран, динамик и микрофон.

Робопчела применяет двигательную систему на основе конструкции вентилятора, а питание осуществляется за счет встроенного аккумулятора. Когда батарея садится, робопчела автоматически отправляется к ближайшему доку для подзарядки.

В НАСА планируют использовать робопчел для того, чтобы понять, насколько хорошо люди контактируют с роботами в течение длительного периода времени и в закрытом помещении. Полученные результаты используют для разработки более габаритных роботов, которых затем отправят для освоения Луны и Марса.

Робопчелы выполняют десятки рутинных дел, освобождая астронавтам время для исследований. Например, наличие RFID-сканера позволяет постоянно фиксировать локацию предметов, что обычно члены экипажа делают вручную. Кроме того, робопчелы способны контролировать условия окружающей среды, вроде качества воздуха или уровня звука.

Первая партия робопчел отправилась на МКС 19 апреля. Сейчас они проходят проверку, а три конкретных модели используют для выполнения работ. Механизмы прошли все испытания на Земле, но теперь нужно проверить, как они поведут себя в космических исследованиях.

Это автономные роботы, но они поддерживают связь с Землей. Диспетчеры даже могут использовать их для выхода в открытый космос, где с помощью камеры можно полноценно изучить окрестности вокруг станции.

22.03.2018

Пытаясь решить эту проблему, некоторые страны занялись разработкой моделей пчел-роботов, способных выполнять определенные функции живых пчел. Приход эры дронов помог воплощению данной задачи в реальность, а синтезированный в 2007 году японским химиком Эйнджиро Мияко ионопроводящий полимерный гель нашел свое применение в искусственном опылении и оказался лучшим материалом для сбора и переноса цветочной пыльцы.

Подобные разработки ведутся также в Варшавском политехническом институте. И первое поколение искусственных пчел было создано польскими учеными еще в 2014 году. Пчелы-роботы были оснащены четырьмя колесами, с помощью которых они передвигались по полю, поэтому больше напоминали опылительные машины. Тем не менее, проведенные в полевых условиях испытания (2015 г.) дали в следующем году биологически эффективные результаты (первые жизнеспособные семена, полученные путем такого механического опыления).

Сегодня группа ученых продолжает дальнейшую работу над усовершенствованием второго поколения роботизированных пчел (B-Droid), которые представляют собой небольшие квадрокоптеры, работающие автономно. Они оснащены камерами, помогающими дронам ориентироваться в пространстве посредством компьютера, который составляет для них маршрут передвижения. Аккумуляторный заряд позволяет этим робопчелам находиться в работе не более 2 – 3 минут, поэтому дроны требуют доработки. А полностью рабочие модели пчел-роботов ожидаются в течение ближайших одного – полутора лет.

О еще более значительных успехах в области создания роботизированных пчел заявила компания Walmart, подав в правительство США шесть патентов, направленных на автоматизацию фермерских хозяйств. Один из них – это создание автономных пчел-роботов, которые способны находить посевы (с помощью камер и датчиков) и самостоятельно осуществлять опыление культур, собирая и перенося пыльцу с одного растения на другое.

Вместе с тем предполагается применение подобных дронов для выявления вредителей сельскохозяйственных культур и различных видов заболеваний растений, а впоследствии, руководствуясь полученными данными, для точечного применения пестицидных препаратов с целью уничтожения этих негативных явлений, представляющих угрозу будущему урожаю.

Как вариант, фермерские беспилотные летательные аппараты могут использоваться (в массовом применении) в качестве отпугивателей птиц на посевах зерновых и других насаждений.

Одни из последних научных планов в области усовершенствования пчел-роботов – это создание бионических пчел. Учитывая достижения современных нано-технологий, предполагается возможность сканирования мозга пчел и создание на основе этого программно-информационной базы для автономных летающих роботов. Снабдив их таким алгоритмом действий, которым обладают настоящие пчелы, можно будет использовать робопчел аналогично живым опыляющим и медоносным насекомым.

Несмотря на большие возможности и широкие перспективы замены пчел образцами робототехники, ученые акцентируют внимание на том, что их изобретения служат не конкурирующей, а лишь вспомогательной силой, способной уменьшить нагрузку, приходящуюся на пчелиные семейства, сохранившиеся в природе. И хотя по многим функциям робопчелы не способны полностью соответствовать существующим опылителям, включая пчел, бабочек, различных насекомых и даже крупных животных, все же у них есть свои преимущества. Их можно использовать в условиях, непригодных для естественных опылителей. Например, для проведения опытов по опылению культур в исследовательских лабораториях. И кто знает, возможно в будущем робопчел будут использовать при создании биодома на Марсе или при организации человеческих колоний на других планетах в процессе дальнейшего освоения космоса.

Исследователи из Варшавского политехнического университета разрабатывают второе поколение роботов, опыляющих растения вместо пчел, популяция которых на планете в последнее время быстро сокращается.

Первые роботы-пчелы были созданы в рамках проекта B-Droids еще в 2014 году — тогда они передвигались по земле на четырех колесах и скорее напоминали машины для опыления. Новое поколение роботов похоже на живых пчел гораздо больше: теперь это уже небольшие беспилотные квадрокоптеры, которые перелетают от цветка к цветку и собирают пыльцу, сообщает Digital Trends.

Читайте также: