導(dǎo)讀:在西弗吉尼亞大學(xué)的一個溫室里,一個大黃蜂機(jī)器人BrambleBee正在黑莓植物中穿梭飛行。開發(fā)者們正在努力攻克計算機(jī)視覺算法,這樣不僅能夠幫助機(jī)器人定位花朵位置,還有利于其操作手臂。機(jī)器人手臂頂部有一組軟毛刷,就像蜜蜂的毛發(fā),能夠伸出來輕輕接觸花朵,然后進(jìn)行授粉。 目前,機(jī)器人蜜蜂手臂使用的技術(shù)是掃描放置在黑莓灌木叢內(nèi)的二維碼。
如果蜜蜂數(shù)量持續(xù)下降的話,不久BrambleBee(中譯:大黃蜂)就該發(fā)揮作用了。
在西弗吉尼亞大學(xué)的一個溫室里,一個大黃蜂機(jī)器人BrambleBee正在黑莓植物中穿梭飛行。開發(fā)者們正在努力攻克計算機(jī)視覺算法,這樣不僅能夠幫助機(jī)器人定位花朵位置,還有利于其操作手臂。機(jī)器人手臂頂部有一組軟毛刷,就像蜜蜂的毛發(fā),能夠伸出來輕輕接觸花朵,然后進(jìn)行授粉。 目前,機(jī)器人蜜蜂手臂使用的技術(shù)是掃描放置在黑莓灌木叢內(nèi)的二維碼。
“從機(jī)器人的角度來看,我們一直在為解決全球性的緊迫問題而努力。”大黃蜂BrambleBee的設(shè)計者——西弗吉尼亞大學(xué)工程學(xué)教授Yu Gu說道。世界上大約四分之三的食用植物或多或少都依靠媒介來進(jìn)行傳粉,而媒介,也就是蜜蜂的數(shù)量卻日益減少。
由于蜂群的衰竭和失調(diào)現(xiàn)象不斷惡化,且疾病、殺蟲劑、壓力和氣候變化等因素的影響,蜜蜂大量死亡,養(yǎng)蜂人不得不經(jīng)常更換蜜蜂。因而,授粉成本變得更加昂貴。百分之四十的野生授粉媒介,包括熊蜂和夏威夷黃臉蜜蜂等物種,都處在瀕臨滅絕的危險境地。至少從理論上說,機(jī)器人可以提供部分相同的服務(wù)。
迄今為止,Gu教授已經(jīng)設(shè)計了十幾臺無人機(jī)和地面機(jī)器人。在一個偶然的情況下,他對傳粉機(jī)器人產(chǎn)生了濃厚的興趣。在他住的大街上,有一個昆蟲學(xué)家,這位昆蟲學(xué)家后院養(yǎng)了很多蜜蜂。Gu在美國國家航空和航天局工作時,負(fù)責(zé)設(shè)計一個可以在太空自動收集樣品的機(jī)器人。與此同時,他也在他的昆蟲學(xué)家鄰居的花園里觀察到了蜜蜂授粉的現(xiàn)象,并對此進(jìn)行了深入思考。他說道:“我們開發(fā)了很多機(jī)器人技術(shù),由此,我想到我們也許可以做點什么,緩解蜜蜂種群數(shù)量下降的局面。”
他與那位昆蟲學(xué)家共同合作,想要設(shè)計出授粉機(jī)器人,證明其概念的可行性。他們還邀請到了一位園藝學(xué)家加入,決定將黑莓和覆盆子作為第一批實驗作物。原因在于,單從在技術(shù)上看,黑莓和覆盆子是自花授粉的植物,但是如果沒有蜜蜂,它們不好結(jié)果。而且,黑莓和覆盆子可以在溫室里種植,這恰恰與他們希望能夠在受控的環(huán)境中進(jìn)行測試的想法相吻合。機(jī)器人也能輕松地定位到黑莓和覆盆子的花朵。
機(jī)器人首先會根據(jù)溫室創(chuàng)造出一張3D地圖,然后定位花朵位置,設(shè)計出一條有效的路徑來進(jìn)行授粉。計算機(jī)視覺算法能幫助機(jī)器人判斷花的位置、大小和情況,還能引導(dǎo)機(jī)器人手臂輕輕地刷過每朵花的花粉。他們的團(tuán)隊現(xiàn)在仍在對這項技術(shù)深入研究,希望幫助機(jī)器人準(zhǔn)確識別花朵。因為花朵通常聚攏在一起而且互相重疊,因此要準(zhǔn)確識別相當(dāng)困難。除此之外,準(zhǔn)確判斷花朵的角度也有難度。如果機(jī)器人能夠做到的話,就可以非常精確地接近花朵進(jìn)行傳粉了。現(xiàn)在,他們設(shè)計出的機(jī)器人蜜蜂已經(jīng)可以在利用植物上的二維碼授粉了。
研究人員并不僅僅把目光放在創(chuàng)造機(jī)器人授粉媒介上,還有一些研究人員正在研究小型無人機(jī)。今年3月,沃爾瑪為其設(shè)計的自主授粉無人機(jī)申請了專利。Gu教授相信,憑目前的技術(shù),機(jī)器人授粉可行性大大增加?!跋胂笠幌?,有一個蜜蜂一樣的機(jī)器人飛來飛去,這樣可能會更直觀一點,但是因為要把無人機(jī)變小是非常困難的事情,所以我們需要做很多工作?!彼f。要讓無人機(jī)和昆蟲一般大小,還要在里面裝上傳感器、電腦和電池,實在是很有難度。
他們設(shè)計出的第一臺機(jī)器人目前還不能投入使用,最初的設(shè)計目的不過是要證明機(jī)器人傳粉的可操作性,但Gu教授希望,未來有人能夠繼續(xù)這項工作,造福農(nóng)民。 他說,在溫室里,只需要一個機(jī)器人就可以處理給所有植物授粉。“盡管它可能不如蜂群授粉那樣高效,但也許對我們而言就夠了。”他說。在田間,機(jī)器人可能需要更長時間才能完成授粉?!拔覀冃枰蟠筇岣呒夹g(shù),這樣就可以制造出足夠的機(jī)器人來為杏仁等作物授粉。”
當(dāng)然,如果能幫助蜜蜂等生物媒介恢復(fù)數(shù)量,那就再好不過了。但隨著人類對食物需求的增長,授粉生物數(shù)量不斷減少。而且由于現(xiàn)在越來越多的食物生長在溫室里,機(jī)器人可能會發(fā)揮更大作用。