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瑞士科学家研发机器人可在热带雨林的树冠层中穿梭

2024-02-06 10:12 性质:原创 作者:Mulan 来源:AGV
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机器人 "牛油果(Avocado) "可以从高处跳下,绕过障碍物:有朝一日,它将在热带雨林的树冠层中穿梭,为研究人员收集有关这片难以到达的栖息地的数据。它的名字叫 "Avocado",而且看起...

  机器人 "牛油果(Avocado) "可以从高处跳下,绕过障碍物:有朝一日,它将在热带雨林的树冠层中穿梭,为研究人员收集有关这片难以到达的栖息地的数据。

  它的名字叫 "Avocado",而且看起来确实有点像:目前,由瑞士国家科学基金会资助的研究人员正在开发这种创新型机器人,它有一个与绿色水果形状相似的坚固外壳。隐藏在其中的技术将使机器人能够在树梢上自主导航。Avocado是环境机器人领域的最新发明之一。

  苏黎世联邦理工学院和位于伯明斯多夫的瑞士联邦森林、雪地和景观研究所的博士生 Steffen Kirchgeorg 解释说:"这一研究领域背后的理念是让机器人走出工厂,在户外进行环境研究。"

  特别是在热带雨林--世界上生物多样性最丰富的栖息地--茂密的树冠层中活跃着最多的生物。探索这些栖息地极为困难:研究小组只能爬上树有选择地收集数据。对于现有的机器人来说,这种环境也是一个挑战:空中无人机不适合,因为它们的旋翼会被树叶缠住;树枝的粗细和纹理各不相同,这对攀爬机器人来说也是一个挑战。

  像线上的蜘蛛

  "因此,我们想到了从上方进入的办法。"Kirchgeorg 解释说。机器人被一根缆绳系在一棵树的顶端树枝上,然后从那里下降到树冠中。研究人员是通过观察蜘蛛得出这个想法的,因为蜘蛛也是靠丝线下降的。在目前的测试阶段,研究人员仍在通过爬树手动拴住机器人。以后,无人机还可以作为一种母机,将机器人运送到难以接近的地区,并将其固定在树的最上层枝干上。

  一旦固定在树上,"" "就能自行上下移动--这要归功于隐藏在其外壳上部的绞盘。在它的 "隆起 "部分--也就是真正鳄梨的果核所在的部分--机器人有两个转子。它利用这两个转子获得动力,并绕过树枝、树叶和其他障碍物。

  Kirchgeorg 与 Stefano Mintchev 研究小组的同事一起进行了模拟试验,研究机器人如何通过巧妙利用绞盘和转子实现自主移动。机器人通过集成摄像头接收环境信息。但事情并非如此简单--正如 Kirchgeorg 解释的那样:"树梢上的照明条件非常恶劣,光线明暗交替。因此,我们现在正试图让摄像头在这种条件下也能传递出深度感知"。不过,该机器人已经通过了预定义的室内障碍赛,并在一棵真正的树上进行了测试。

  别人去不了的地方

  一旦完全掌握了自主移动能力,Kirchgeorg 就可以想象它在雨林中被长期使用的情景:通过保持拴系,机器人只有在必须移动时才会消耗电池电量--而且有可能通过安装在上方的太阳能电池将电力传输到电缆上。此外,机器人工作时非常安静,不会打扰树上的居民。

  被缆绳拴住还有另一个好处:由于机器人可以承载相当大的重量,它可以配备大量仪器,例如湿度和温度传感器,用于绘制树冠不同区域的微气候图,或者抓臂和空气过滤器,用于采集DNA样本。"我们甚至有可能发现一些新的动物或植物物种。大量以前未被发现的物种可能仍然隐藏在雨林的树冠中。

  凭借和其他各种研究活动,该团队与联邦理工学院的其他研究小组合作,进入了 "XPRIZE热带雨林 "竞赛的决赛,并获得了丰厚的现金奖励。该竞赛背后的基金会将奖金颁发给那些能够加速监测热带雨林生物多样性的创新成果。时间就是生命,因为越来越多的雨林--以及宝贵的栖息地--正在沦为农业和森林砍伐的牺牲品。


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