Naturliga pollinatörer, särskilt honungsbin, försvinner i en aldrig tidigare skådad takt. Detta innebär allvarliga risker för jordbruket, ekonomin, och försörjningen av människor och djur. Bin är de primära pollinatörerna av en mängd olika grödor, så att deras försvinnande kan äventyra livsmedelsproducenternas arbete, i slutändan minska mängden mat tillgänglig på marknaden.

Forskare vid West Virginia University (WVU) har nyligen utvecklat en autonom robot inspirerad av bin, som kan pollinera brambleväxter i en växthusmiljö. BrambleBee, presenteras i en tidning förpublicerad på arXiv, använder den senaste lokaliserings- och kartläggningstekniker, såväl som andra verktyg som möjliggör visuell perception, vägplanering, rörelsekontroll, och manipulation.

"En av de stora frågorna om nuvarande jordbruksproduktion är pollinering av grödor, "Yu Gu, en av forskarna som utvecklade roboten berättade för TechXplore. "Trettiofem procent av den globala produktionsvolymen för grödor, cirka 577 miljarder dollar per år, förlitar sig på pollinatörernas tjänst. Dock, den senaste tidens nedgång för honungsbin (d.v.s. colony collapse disorder) har i hög grad hotat produktiviteten. Ur både ekonomisk och livsmedelshållbarhetssynpunkt, det finns ett akut behov av att söka alternativa pollineringssystem."

För att lösa detta problem, Gu och hans kollegor har designat en prototyp av precisionspollinatorrobot för att pollinera odling, björnbärs- och hallonväxter, i växthusmiljö. Deras projekt finansieras av National Institute of Food and Agriculture (NIFA), en byrå från U.S.A. Department of Agriculture (USDA), under National Robotics Initiative.

"BrambleBee får först uppdaterad information om placeringen av blomklasar och pollineringsberedskap genom att göra ett "inspektionspass" av växthuset, " Gu förklarade. "När BrambleBee kör runt, närliggande blomklasar upptäcks med hjälp av kameran ombord. Platserna för de upptäckta klustren registreras sedan på en karta över växtraderna."

Efter att denna första inspektionsfas är klar, Bramblebee bestämmer vart den ska flytta för att pollinera blommor. Den når detta beslut genom att balansera antalet nåbara blomklasar som är redo för pollinering och minimera körsträckan. Roboten planerar sedan vägar för att effektivt nå dessa platser och undvika alla hinder på vägen.

"När väl parkerat på en pollineringsplats, BrambleBee skannar anläggningen och bygger upp en mer detaljerad karta, " Sa Gu. "Den kommer sedan att använda manipulatorn för att komma åt varje blomma som behöver pollineras."

När de konstruerade sin pollineringsrobot av torn, forskarna inspirerades delvis av binas ekologi och beteende, särskilt mason bin, som samlar pollen till sin avkomma. Till exempel, precis som bin, BrambleBee hittar först blommor och håller sedan reda på deras plats, använda denna information för att planera den bästa vägen för att nå dem.

Dessutom, BrambleBees pollineringsmekanism, fäst i änden av sin robotarm, fungerar på liknande sätt som bins. Roboten manövrerar denna mekanism med exakta rörelser, fördela pollen till pistiller utan att skada blommorna. "Projektet tillåter utvecklingen av ett komplext autonomt robotsystem som kan fungera i en gemensam jordbruksmiljö, "Sade Gu. "Precisionslokaliseringen, utvärdering, och manipulering av små och ömtåliga växtdelar ger grundläggande möjligheter för att möjliggöra en mängd andra precisionsjordbruksapplikationer såsom automatiserad bevattning, gödsling och skörd, övervakning av skador på anläggningar, samt ogräs- och skadedjursbekämpning."

Precisionsrobotpollineringssystemet som skapats vid WVU är det första i sitt slag. I framtiden, det skulle kunna hjälpa odlare att lösa kortsiktiga pollineringsutmaningar och kan till och med anpassas för att utveckla nya jordbruksredskap för skörd, beskärning, och fruktplockning.

"Vi kommer nu att fokusera på att förbättra autonomin för robotpollineringssystemet och utvärdera effektiviteten och effektiviteten av denna nya pollineringsmetod, " sa Gu.

© 2018 Tech Xplore