機器人 "牛油果(Avocado) "可以從高處跳下,繞過障礙物:有朝一日,它將在熱帶雨林的樹冠層中穿梭,為研究人員收集有關這片難以到達的棲息地的數據。
它的名字叫 "Avocado",而且看起來確實有點像:目前,由瑞士國家科學基金會資助的研究人員正在開發這種創新型機器人,它有一個與綠色水果形狀相似的堅固外殼。隱藏在其中的技術將使機器人能夠在樹梢上自主導航。Avocado是環境機器人領域的最新發明之一。
蘇黎世聯邦理工學院和位于伯明斯多夫的瑞士聯邦森林、雪地和景觀研究所的博士生 Steffen Kirchgeorg 解釋說:"這一研究領域背后的理念是讓機器人走出工廠,在戶外進行環境研究。"
特別是在熱帶雨林--世界上生物多樣性最豐富的棲息地--茂密的樹冠層中活躍著最多的生物。探索這些棲息地極為困難:研究小組只能爬上樹有選擇地收集數據。對于現有的機器人來說,這種環境也是一個挑戰:空中無人機不適合,因為它們的旋翼會被樹葉纏住;樹枝的粗細和紋理各不相同,這對攀爬機器人來說也是一個挑戰。
像線上的蜘蛛
"因此,我們想到了從上方進入的辦法。"Kirchgeorg 解釋說。機器人被一根纜繩系在一棵樹的頂端樹枝上,然后從那里下降到樹冠中。研究人員是通過觀察蜘蛛得出這個想法的,因為蜘蛛也是靠絲線下降的。在目前的測試階段,研究人員仍在通過爬樹手動拴住機器人。以后,無人機還可以作為一種母機,將機器人運送到難以接近的地區,并將其固定在樹的最上層枝干上。
一旦固定在樹上,"" "就能自行上下移動--這要歸功于隱藏在其外殼上部的絞盤。在它的 "隆起 "部分--也就是真正鱷梨的果核所在的部分--機器人有兩個轉子。它利用這兩個轉子獲得動力,并繞過樹枝、樹葉和其他障礙物。
Kirchgeorg 與 Stefano Mintchev 研究小組的同事一起進行了模擬試驗,研究機器人如何通過巧妙利用絞盤和轉子實現自主移動。機器人通過集成攝像頭接收環境信息。但事情并非如此簡單--正如 Kirchgeorg 解釋的那樣:"樹梢上的照明條件非常惡劣,光線明暗交替。因此,我們現在正試圖讓攝像頭在這種條件下也能傳遞出深度感知"。不過,該機器人已經通過了預定義的室內障礙賽,并在一棵真正的樹上進行了測試。
別人去不了的地方
一旦完全掌握了自主移動能力,Kirchgeorg 就可以想象它在雨林中被長期使用的情景:通過保持拴系,機器人只有在必須移動時才會消耗電池電量--而且有可能通過安裝在上方的太陽能電池將電力傳輸到電纜上。此外,機器人工作時非常安靜,不會打擾樹上的居民。
被纜繩拴住還有另一個好處:由于機器人可以承載相當大的重量,它可以配備大量儀器,例如濕度和溫度傳感器,用于繪制樹冠不同區域的微氣候圖,或者抓臂和空氣過濾器,用于采集DNA樣本。"我們甚至有可能發現一些新的動物或植物物種。大量以前未被發現的物種可能仍然隱藏在雨林的樹冠中。
憑借和其他各種研究活動,該團隊與聯邦理工學院的其他研究小組合作,進入了 "XPRIZE熱帶雨林 "競賽的決賽,并獲得了豐厚的現金獎勵。該競賽背后的基金會將獎金頒發給那些能夠加速監測熱帶雨林生物多樣性的創新成果。時間就是生命,因為越來越多的雨林--以及寶貴的棲息地--正在淪為農業和森林砍伐的犧牲品。
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