BrambleBee:En autonom robot til at bestøve brambleplanter

Naturlige bestøvere, især honningbier, forsvinder med en hidtil uset hastighed. Dette udgør en alvorlig risiko for landbruget, økonomien, og næring for mennesker og dyr. Bier er de primære bestøvere af en lang række afgrøder, så deres forsvinden kunne kompromittere fødevareproducenternes arbejde, i sidste ende reducere mængden af ​​tilgængelige fødevarer på markedet.

Forskere ved West Virginia University (WVU) har for nylig udviklet en autonom robot inspireret af bier, som kan bestøve torneplanter i et drivhusmiljø. BrambleBee, præsenteret i et papir, der er forududgivet på arXiv, bruger state-of-the-art lokaliserings- og kortlægningsteknikker, samt andre værktøjer, der muliggør visuel perception, vejplanlægning, bevægelseskontrol, og manipulation.

"Et af de store spørgsmål vedrørende den nuværende landbrugsproduktion er afgrødebestøvning, "Yu Gu, fortalte en af ​​forskerne, der udviklede robotten, til TechXplore. "Tredive-fem procent af den globale afgrødeproduktionsvolumen, omkring 577 milliarder dollars om året, er afhængig af bestøvernes tjeneste. Imidlertid, den seneste tilbagegang for honningbier (dvs. kolonisammenbrudsforstyrrelse) har i høj grad truet produktiviteten. Fra både økonomisk og fødevaremæssig bæredygtighedssynspunkt, der er et presserende behov for at søge alternative bestøvningssystemer."

For at løse dette problem, Gu og hans kolleger har designet en prototype præcisionsbestøvningsrobot til at bestøve brambær, brombær- og hindbærplanter, i et drivhusmiljø. Deres projekt er finansieret af National Institute of Food and Agriculture (NIFA), et agentur under US Department of Agriculture (USDA), under National Robotics Initiative.

"BrambleBee indhenter først opdateret information om blomsterklasers placering og bestøvningsberedskab ved at lave et 'inspektionspas' af drivhuset, " forklarede Gu. "Mens BrambleBee kører rundt, nærliggende blomsterklaser detekteres ved hjælp af det indbyggede kamera. Placeringerne af de detekterede klynger registreres derefter på et kort over planterækkerne."

Efter denne indledende inspektionsfase er afsluttet, Bramblebee bestemmer, hvor den vil flytte for at bestøve blomster. Den når denne beslutning ved at afbalancere antallet af tilgængelige blomsterklaser, der er klar til bestøvning, og minimere den kørte distance. Robotten planlægger derefter stier for effektivt at nå disse steder og undgå forhindringer på vejen.

"Når de er parkeret på et bestøvningssted, BrambleBee scanner anlægget og opbygger et mere detaljeret kort, " sagde Gu. "Den vil så bruge manipulatoren til at få adgang til hver blomst, der har brug for bestøvning."

Ved at konstruere deres bestøvningsrobot, forskerne var delvist inspireret af biers økologi og adfærd, især murerbier, som samler pollen til deres afkom. For eksempel, ligesom bier, BrambleBee finder først blomster og holder derefter styr på deres placering, bruge disse oplysninger til at planlægge den bedste vej til at nå dem.

Ud over, BrambleBee's bestøvningsmekanisme, fastgjort for enden af ​​dens robotarm, virker på samme måde som bier. Robotten manøvrerer denne mekanisme ved hjælp af præcise bevægelser, fordele pollen til pistiller uden at beskadige blomsterne. "Projektet tillader udviklingen af ​​et komplekst autonomt robotsystem, der kan fungere i et fælles landbrugsmiljø, " sagde Gu. "Nøjagtig lokalisering, evaluering, og manipulation af små og sarte plantedele giver grundlæggende muligheder for at muliggøre en række andre præcisionslandbrugsapplikationer såsom automatiseret kunstvanding, gødskning og høst, overvågning af skader på anlæg, samt ukrudts- og skadedyrsbekæmpelse."

Det præcise robotbestøvningssystem, der er skabt på WVU, er det første af sin slags. I fremtiden, det kunne hjælpe avlere med at løse kortsigtede bestøvningsudfordringer og kunne endda tilpasses til at udvikle nye landbrugsredskaber til høst, beskæring, og frugtplukning.

"Vi vil nu fokusere på at forbedre autonomien af ​​robotbestøvningssystemet og evaluere effektiviteten og effektiviteten af ​​denne nye bestøvningsmetode, " sagde Gu.

© 2018 Tech Xplore