粘性凝膠將昆蟲大小的無人機變成人造傳粉者

粘性凝膠將昆蟲大小的無人機變成人造傳粉者

2019-02-17 13:41:26來源：

當蜜蜂滑入美國的瀕危物種名單時，日本的研究人員正在用昆蟲大小的無人機授粉百合。這些人工傳粉者的底面涂有馬毛和離子凝膠，其粘度足以從一朵花中撿起花粉并將其沉積在另一朵花上。這些無人機的設計者遠非取代蜜蜂，而是希望他們的發(fā)明有朝一日可以幫助承擔現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需求給殖民地帶來的負擔，從而使農(nóng)民受益。

用于人工傳粉者的凝膠是實驗出錯的結(jié)果。2007年，國家先進工業(yè)科學與技術研究所(aist)納米材料研究所的化學家，資深作者eijiro miyako正致力于制造可用作電導體的液體。他的一次嘗試產(chǎn)生了一種像發(fā)蠟一樣粘稠的凝膠，他認為這是一種失敗。在一個沒有蓋帽的儲存柜中坐了十年之后，在實驗室清理過程中它被重新發(fā)現(xiàn)了。受到對蜜蜂的關注和機器人昆蟲新聞報道的啟發(fā)，miyako開始通過使用家蠅和螞蟻來探索凝膠是否能夠吸收花粉。

“這個項目是偶然發(fā)生的結(jié)果，”與博士后研究員兼第一作者svetlana chechetka合作的miyako說。“我們很驚訝，8年后，離子凝膠沒有降解，仍然很粘稠。傳統(tǒng)的凝膠主要由水制成，不能長時間使用，所以我們決定用這種材料進行研究。 “

為了確定凝膠是否可以抓住花粉，miyako在他的研究所周圍收集了螞蟻，將離子goop液滴放在他們的身體上，讓他們在一盒郁金香中自由地漫游。與沒有使用這種材料的螞蟻相比，含有凝膠的螞蟻更容易將花粉附著在它們的身體上。在使用家蠅的單獨實驗中，還發(fā)現(xiàn)凝膠具有偽裝效果 - 根據(jù)不同的光源改變顏色 - 這可以幫助人工傳粉者避免捕食。

miyako接下來需要一臺足夠小的飛行機器來操縱花朵，就像蜜蜂一樣。他選擇了一架四螺旋槳無人機，零售價約為100美元，但只需將凝膠放在光滑的塑料表面上就不足以有效地吸收花粉。miyako和chechetka與aist同事masayoshi tange和yue yu合作，使用馬毛模仿蜜蜂的模糊外觀。刷毛產(chǎn)生更多的表面區(qū)域，使花粉粘附并產(chǎn)生電荷以保持顆粒就位。

miyako的團隊將帶有毛發(fā)和凝膠的遙控無人機懸掛在粉紅色的日本百合(lilium japonicum)的花朵上。機器人吸收了花粉，然后可以飛到第二朵花上，在那里種植谷物，人工授粉植物并使它們開始生產(chǎn)種子的過程。沒有凝膠和頭發(fā)成分的無人機沒有這種效果。

miyako說：“這些研究結(jié)果將適用于農(nóng)業(yè)和機器人等，可能會導致人工傳粉媒介的發(fā)展，并有助于解決由蜜蜂數(shù)量下降引起的問題。” “我們相信機器人傳粉者可以接受培訓，使用全球定位系統(tǒng)和人工智能來學習授粉途徑。”

雖然這項工作仍然遠未在該領域使用，但它是一個創(chuàng)造性的第一步，以更少的蜜蜂來應對未來。目標是通過商業(yè)化減少對蜂群的壓力，這樣他們就可以做到機器人無法做到的事情 - 做蜂蜜 - 而無人機接管作物授粉的需求。