対話型ロボティクスとして知られる研究分野は、事前にプログラムされた反復的なタスクを実行するだけでなく、生物との相互作用などのより複雑な活動へとすぐに移行しました. たとえば、生体適合性ロボットや生体模倣ロボットは、動物や植物の研究にますます使用されています。
ループ内で動物を使用するロボット システムは、従来の手法では研究が難しい集団行動の調査に特に役立ちます。 これらのシステムは、動物の行動や保全研究に新しい視点を提供するだけではありません。 また、ロボットの工学的革新も促進します。
スイスの École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) とオーストリアのグラーツ大学の間の最近のパートナーシップは、ロボット システムが設計され、ミツバチのコロニーに統合されたときに、ループ内の動物システムがいかに成功するかを実証しました。
ロボット装置を使用して、研究者は 2020 年と 2021 年の冬にヨーロッパのミツバチ (Apis mellifera) の XNUMX つのコロニーで非侵入型研究を実施しました。 温度を調整することで、研究者は巣箱内のミツバチの動きに影響を与え、新しい動きのパターンを観察し、コロニー内の集合的な体温調節行動を分析することができました。 このグループは、XNUMX 月にジャーナル Science Robotics に調査結果を発表しました。
EPFL の博士課程の学生であり、研究の著者の XNUMX 人である Rafael Barmak は、このデバイスを「基本的には、生体適合性があるだけでなく、一連のセンサー、電子 [および] 熱アクチュエーターを備え、ミツバチのコロニーと相互作用する奇妙なロボット システムです。 " ミツバチは非常に独占欲が強く、巣箱に侵入した見知らぬ人を排除したり隠したりします。 したがって、エンジニアは、必要なロボット機能に加えて、システムをセットアップする際にミツバチの社会的行動も考慮する必要がありました。
Barmak 氏によると、ロボットを使用して動物を調査すると、健康な巣箱とミツバチのライフサイクルに不可欠な局所温度の検出など、単調で反復的なタスクが自動化されます。
「ミツバチのコロニー内で温度を測定するのは簡単ではありません。 この装置のユニークな特徴は、ミツバチがコロニーにうまく統合された後、ミツバチに含まれるセンサーを取り囲むことです。 そうしないと、養蜂家や科学者はしばしば不正確な外気温データに頼らざるを得なくなります。
EPFL とグラーツ大学のチームは、設計が完璧になるまでに何度か修正を加える必要がありました。 完成したロボットの上部には、養蜂のフレームのような電気パネルがあります。 Barmak 氏によると、熱アクチュエータ、センサー、およびその他の補助電子機器を収容するプリント回路基板 (PCB) は、まさにその中間にあるとのことです。
すべての [作業] を管理するマイクロコントローラーと呼ばれるプロセッサがあります。」 PCB を樹脂のみでコーティングし、ワックスでコーティングした最初の設計は、ミツバチに拒否されました。 その後、研究者は建物のテンプレートにフレームを追加することを選択し、いくつかの異なる材料を試した後、コロニーにアピールするために厚さ 1 ミリのレーザー カット メッシュに落ち着きました。
コロニーの差し迫った熱崩壊でさえ、デバイスのセンサーアレイによって検出できます。 これは、温度が危険なほど低下した場合に発生します (ヨーロッパのミツバチの場合、ミツバチが羽ばたきで熱を発生させることができない 10 ºC 未満)。 「ミツバチが危険にさらされていることに気付いた後、温度データを調べたところ、ミツバチが動きを止めたことがわかりました」とバーマックは言います。 研究者がコロニーの集団行動を分析するために以前に使用された熱アクチュエーターを使用して熱を上げることを選択したとき、ミツバチは免れました。
Barmak と彼のチームはまた、これまで冬のコロニーで試みられたことのない熱刺激を使用して、蜂をコロニー内で動かしました。 彼らは、ミツバチの以前は認識されていなかった行動パターンと、ミツバチが熱の合図にどれだけ厳密に従うかを発見しました。これらは両方とも、新しい養蜂技術の作成に使用できます。 彼らは現在、ロボット装置を使って夏のコロニーを研究する準備をしていますが、ミツバチはその時より活発であるため、これは少し難しいでしょう.
Barmak 氏によると、このロボット システムの最も重要な側面は、研究者がこれらの生物についてより多くを学び、現在の理解を深めることができることです。 科学的な好奇心を刺激するだけでなく、インタラクティブなロボット システムを使用して動物のコロニーを研究し、そのデータを使用して新しい e ファーミング ツール、センサー、およびその他のフィールド用のものを作成する可能性を示していると彼は主張しています。
ソース: Spectrum.ieee.org
Günceleme: 12/04/2023 16:27