Галузь дослідження, відома як інтерактивна робототехніка, незабаром вийшла за межі простого виконання заздалегідь запрограмованих повторюваних завдань до більш складних дій, таких як взаємодія з живими істотами. Наприклад, біосумісні та біоміметичні роботи все частіше використовуються для вивчення тварин і рослин.
Роботизовані системи, які використовують тварин у циклі, особливо корисні для дослідження колективної поведінки, яку важко вивчити за допомогою традиційних методів. Ці системи не тільки пропонують нові погляди на поведінку тварин і дослідження збереження. Вони також сприяють інженерним інноваціям у роботах.
Недавнє партнерство між École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) у Швейцарії та Університетом Граца в Австрії продемонструвало, наскільки успішними можуть бути системи тварин у циклі, коли роботизована система розроблена та інтегрована в колонію медоносних бджіл.
Використовуючи роботизований пристрій, дослідники провели ненав’язливі дослідження на трьох колоніях європейських медоносних бджіл (Apis mellifera) взимку 2020 і 2021 років. Регулюючи температуру, дослідники змогли впливати на рух бджіл у вулику, спостерігати за новими моделями руху та аналізувати поведінку колективної терморегуляції в колонії. Група опублікувала свої висновки в журналі Science Robotics у березні.
Рафаель Бармак, аспірант EPFL і один з авторів дослідження, описує пристрій як «в основному дивну роботизовану систему, яка не тільки біосумісна, але також має набір датчиків, електронних [і] теплових приводів для взаємодії з колоніями медоносних бджіл. " Медоносні бджоли дуже власницькі і або усувають, або ховають незнайомців, які проникають у їхній вулик. Тому, окрім необхідних роботизованих функцій, інженери також повинні були враховувати соціальну поведінку медоносних бджіл під час налаштування своїх систем.
За словами Бармака, використання роботів для обстеження тварин автоматизує виснажливі та повторювані завдання, такі як визначення місцевої температури, що має вирішальне значення для здорового вулика та життєвого циклу бджіл.
«Нелегко проводити вимірювання температури в бджолиній колонії. Унікальна особливість цього пристрою полягає в тому, що він оточує датчики, які містять бджоли після їх успішної інтеграції в колонію. Інакше бджолярам і вченим часто доводиться покладатися на неточні дані про зовнішню температуру.
Команді EPFL-Університету Граца довелося внести кілька змін, перш ніж дизайн став ідеальним. У верхній частині завершеного робота знаходиться електрична панель, схожа на рамку для бджільництва. За словами Бармака, друкована плата (PCB), на якій розміщені термоприводи, датчики та інша допоміжна електроніка, знаходиться прямо посередині.
У нас є процесор, який називається мікроконтролером, який керує всією [роботою]». Перший дизайн, який мав друковану плату, покриту лише смолою та вкриту воском, був відкинутий бджолами. Після цього дослідники вирішили додати каркас для шаблону будівлі, і, випробувавши кілька різних матеріалів, вони зупинилися на лазерно вирізаній сітці товщиною 1 міліметр, щоб зацікавити колонію.
Навіть наближення теплового колапсу колонії можна виявити за допомогою сенсорних матриць пристрою. Це трапляється, коли температура небезпечно падає (нижче 10 ºC для європейських медоносних бджіл, де бджоли не можуть махати крилами для виділення тепла). «Коли ми подивилися на теплові дані, ми знали, що бджоли в небезпеці, що вони перестали рухатися», — каже Бармак. Бджоли були пощадені, коли дослідники вирішили підвищити тепло за допомогою теплових приводів, які раніше використовувалися для аналізу колективних дій колонії.
Бармак і його команда також використовували термічні подразники, які ніколи раніше не пробували в зимових колоніях, для переміщення бджіл по колонії. Вони виявили раніше невідомі моделі поведінки бджіл і те, наскільки точно вони слідують тепловим сигналам, обидва з яких можуть бути використані для створення нових методів бджільництва. Зараз вони готуються досліджувати літні колонії своїм роботизованим обладнанням, що буде трохи складніше, оскільки бджоли тоді набагато активніші.
За словами Бармака, найважливішим аспектом цієї роботизованої системи є те, що вона дозволяє дослідникам дізнатися більше про цих істот і покращити поточне розуміння. Крім того, що він викликає наукову цікавість, він стверджує, що це демонструє потенціал використання інтерактивних роботизованих систем для вивчення колоній тварин, а потім використання даних для створення нових інструментів для електронного землеробства, датчиків та інших речей для поля.
Джерело: spectrum.ieee.org
Günceleme: 12/04/2023 16:27