Światowa populacja pszczół miodnych gwałtownie spada, czego nauka jak dotąd nie była w stanie odwrócić. Niektórzy naukowcy pracują nad rozwiązaniami problemów winowajców — chorób, szkodników, dostępności paszy dla pszczół i pestycydów — podczas gdy inni szukają alternatyw dla zapylania pszczół.
Trzy zespoły naukowców analizują robotykę jako sposób na zmniejszenie zależności od zapylania pszczół miodnych. Dwóch z nich zaprojektowało maleńkie, latające roboty, a trzeci projektuje robota kołowego.
Wszystkie trzy urządzenia to prototypy. Projekty lotnicze już nabrały rozpędu, a model naziemny jest nadal we wczesnej fazie projektowania. Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda rozpoczęli pracę 10 lat temu, podczas gdy naukowcy z Japonii Narodowy Instytut Zaawansowanych Nauk Przemysłowych i Technologii niedawno zaprezentował bezprzewodowy zapylacz powietrzny, który zbiera i odkłada pyłek.
Stosując bardziej ugruntowane podejście, multidyscyplinarny zespół West Virginia University (WVU) projektuje autonomicznego robota na kółkach, który jest w stanie lokalizować, identyfikować i zapylać pojedyncze kwiaty.
Japońska ulotka
Ogłoszone w recenzowanym czasopiśmie Chem, japońskie urządzenie składa się z małego bezprzewodowego drona z przymocowanym od spodu pasem z końskiego włosia. Jest to jedyne zrobotyzowane urządzenie, które faktycznie zapyliło roślinę – w tym przypadku japońską lilię w teście laboratoryjnym.
Eijiro Miyako, główny kontakt z projektem, pokrył pasek robota płynnym żelem jonowym. Powiedział, że ILG pozostają lepkie przez długi czas zarówno w normalnych, jak i trudnych warunkach. Są również trwałe i wodoodporne.
Mieszanka zwiększyła powierzchnię użytkową pasa, co pomogło mu zbierać i zatrzymywać ilości żywotnego pyłku podczas lotu. Wilgotność i właściwości elektrostatyczne żelu zmniejszają ryzyko uszkodzenia pyłków, gdy pasek styka się z pręcikami i słupkami.
Miyako opisała zadanie pilotowania drona w celu zapylania kwiatów jako „bardzo trudne”. Wierzę, że forma sztucznej inteligencji (AI), GPS i kamery o wysokiej rozdzielczości byłyby bardzo przydatne w rozwoju przyszłych maszyn” – powiedział w e-mailowym wywiadzie.
Sztuczna inteligencja może również poprawić zachowanie zapylania przez drony.
„Rój robotycznych pszczół AI może określić najkrótszą drogę do kwitnienia i najskuteczniejszy sposób zapylania” – powiedział.
RoboBee z Harvardu
Zapylanie to tylko jedna aplikacja Główny badacz z Uniwersytetu Harvarda, Robert Wood przewiduje robota mikroelektronicznego. On i jego zespół uważają, że może to być przydatne w operacjach poszukiwawczo-ratowniczych.
Budowanie RoboBee nie było możliwe, dopóki nie wynaleziono nowych środków produkcji. Inspiracją były wyskakujące książki i origami, zwane Pop-Up MEMS. Proces ten wykorzystuje skomplikowany proces układania warstw i składania w ramie, która montuje roboty jednym ruchem.
RoboBee ma wielkość mniej więcej ćwierć dolara i ma 2.4 milimetra wysokości i waży niecałe 3.2 uncji. Zarówno lata, jak i pływa i może przysiadać do góry nogami na płaskich powierzchniach, wykorzystując elektryczność statyczną. Następnie naukowcy z Harvardu chcą zbudować „ul” dla pszczół, aby naładować ich moc.
Wood wyobraża sobie RoboBee rozmieszczone w rojach, podobnie jak inny ich wynalazek, Kiloboty. Naukowcy z Harvardu wykorzystują te małe, autonomiczne roboty do badania zbiorowej sztucznej inteligencji i zachowań roju.
Robot łazik
Prototyp WVU wywodzi swój transport robotyczny z autonomicznego modelu inżynierskiego, który studenci zbudowali i wykorzystali do wygrania konkursu NASA 2016 Sample Return Robot Centennial Challenge. Uczniowie zaprojektowali autonomicznego robota do poruszania się po polu i pobierania przedmiotów przy użyciu wyłącznie technologii zdolnej do działania w środowisku marsjańskim lub księżycowym.
Funkcja tego robota jest tym, co jego główny badacz nazywa precyzyjnym zapylaniem.
„Nie interesuje nas tylko dmuchanie powietrzem lub potrząsanie roślinami, aby je zapylać. Interesuje nas zajmowanie się pojedynczymi kwiatami” – powiedział Yu Gu, adiunkt WVU w dziedzinie lotnictwa i inżynierii mechanicznej.
Gu i jego zespół zamontują szereg lidarów i kamer, aby ramię robota mogło zlokalizować pojedyncze kwiaty, określić ich żywotność i zastosować pyłek do zdrowych kwiatów. Podobnie jak radar, lidar wykorzystuje generowane laserowo impulsy świetlne – zamiast fal dźwiękowych – do wykrywania obiektów.
WVU przetestuje swojego zapylacza na malinach i jeżynach szklarniowych. Możliwość przetestowania robota na wielu generacjach jagód w ciągu jednego roku nakazywała wykorzystanie miejsca w pomieszczeniach. To dopiero pierwsza runda badań; dalszy rozwój nastąpi w kolejnych badaniach.
„Chcemy najpierw pokazać, że jest to wykonalne” – powiedział Gu.
W międzyczasie …
Entomolodzy na Laboratorium Danfortha na Uniwersytecie Cornell wierzą, że rodzime pszczoły mogą nosić niektóre, a w kilku przypadkach wszystkie, wymagania dotyczące zapylania sadu. Maria van Dyke, dyrektor ds. badań i działań zewnętrznych w laboratorium, powiedziała, że istnieje kilka sadów w stanie Nowy Jork, które nie wynajmują już uli, ale zamiast tego stosują zapylanie przez rodzime pszczoły.
Może to być teraz dość ważne, ponieważ każdy z modeli robotów ma co najmniej 10 lat od wprowadzenia na rynek. Robot z Harvardu nadal jest przywiązany do źródła zasilania, a system naprowadzania japońskiego robota mógłby skorzystać na dodaniu GPS i sztucznej inteligencji.
Zespół WVU Gu nie zakończył jeszcze fazy planowania. Po zbudowaniu prototypu przeprowadzą testy w szklarni i przetestują jakość zapylanych przez roboty owoców w porównaniu z owocami zapylonymi naturalnie.
— David Weinstock, korespondent FGN