一种为荆棘植物授粉的自主机器人

2019-09-11 12:55:50 围观 : 86

  “当前农业生产的一个主要问题是作物授粉,”开发机器人的研究人员之一Yu Gu告诉TechXplore。“全球作物产量的35%,每年约为5,770亿美元,依赖于传粉媒介的服务。然而,最近蜜蜂的减少(即群体崩溃症)极大地威胁着生产力。从经济和食物可持续性来看从观点来看,迫切需要寻求替代授粉系统。“ 此外,BrambleBee的机器人手臂末端附着的授粉机制与蜜蜂的作用方式类似。机器人使用精确的运动来操纵这种机制,将花粉分配到雌蕊中而不会损坏花朵。“该项目允许开发一个复杂的自动机器人系统,可以在一个共同的农业环境中工作,”顾说。“小型精细植物部件的精确定位,评估和操作为实现各种其他精准农业应用提供了基本能力,例如自动灌溉,施肥和收获,监测植物损害以及杂草和害虫控制。” 在WVU创建的精密机器人授粉系统是同类产品中的第一个。未来,它可以帮助种植者解决短期授粉挑战,甚至可以适应开发新的农业工具,用于收获,修剪和采摘水果。 天然传粉媒介,特别是蜜蜂,正在以前所未有的速度消失。这给农业,经济以及人类和动物的生存带来了严重的风险。蜜蜂是各种作物的主要传粉媒介,因此它们的消失可能会影响食品生产者的工作,最终会减少市场上的食物供应量。 在构建他们的荆棘授粉机器人时,研究人员的部分灵感来自蜜蜂的生态和行为,尤其是梅森蜜蜂,它们为后代收集花粉。例如,就像蜜蜂一样,BrambleBee首先找到鲜花然后跟踪它们的位置,使用这些信息来规划到达它们的最佳路径。 在初步检查阶段完成后,Bramblebee决定将花朵移植到哪里。它通过平衡准备授粉的可到达花簇的数量并最小化驱动的距离来达到这个决定。然后,机器人计划路径以有效地到达这些位置,避开路上的任何障碍物。 为了解决这个问题,顾和他的同事设计了一个原型精密传粉机器人,在温室环境中为荆棘,黑莓和覆盆子植物授粉。他们的项目由国家粮食和农业研究所(NIFA)资助,该机构是美国农业部(USDA)的一个机构,隶属于国家机器人计划。 西弗吉尼亚大学(WVU)的研究人员最近开发了一种受蜜蜂启发的自主机器人,可以在温室环境中为荆棘植物授粉。BrambleBee 在arXiv上发表的一篇论文中提出,它采用了最先进的定位和绘图技术,以及其他能够实现视觉感知,路径规划,运动控制和操作的工具。 “一旦停在授粉地点,BrambleBee就会对工厂进行扫描,并建立更详细的地图,”顾说。“然后它将使用操纵器访问需要授粉的每朵花。” “我们现在将专注于提高机器人授粉系统的自主性,苏格兰风情别有情调,并评估这种新授粉方法的功效和效率,”顾说。 “BrambleBee首先通过对温室进行检查通过获得有关花簇位置和授粉准备的最新信息,”顾解释说。“当BrambleBee开车时,使用车载摄像头检测附近的花簇。然后将检测到的簇的位置记录到植物行的地图中。”