您可能已经听说,蜜蜂-农民赖以为农作物授粉的一种驯化物种Apis mellifera-近年来死于令人不安的数量,整个蜂巢种群正在消失,这种现象被称为“殖民地崩溃失调”。
但是北美有近4,000种野生蜂,其中许多也有麻烦。例如,2013年发表在《科学》杂志上的一项研究发现,在1800年代后期,在伊利诺伊州一片森林中发现的蜜蜂物种已经消失了一半。
但是,即使在生物世界中迫在眉睫的蜂巢中,研究人员在开发具有某些实际昆虫能力以及超越实际蜜蜂能力的机械蜜蜂方面也取得了长足的进步。最终,这样的微型机器人可以用于多种用途,从军事监视到自然灾害期间的辅助搜索和救援任务。甚至可以想象,在紧要关头,它们可能会给植物授粉。
在哈佛大学,研究人员已经致力于开发RoboBee了十多年,RoboBee是一种微型机器,体积仅为回形针的一半,重量不到十分之一克。哈佛大学微型机器人实验室的创始人,工程学教授罗伯特·伍德(Robert J. Wood)复制了实际的昆虫翅膀的结构,以开发出由固定在碳纤维支架上的聚合物膜制成的人工昆虫翅膀。RoboBee每秒拍动翅膀120次,就像实际的蜜蜂盘旋和飞行一样。
2013年,研究人员设法让RoboBee首次飞行。但是现在它可以做的还不止这些。在最近于德国汉堡举行的国际智能机器人与系统国际会议上,哈佛大学的研究人员发表了一篇论文,解释了RoboBee如何能够降落(或更确切地说是跳入水中)。然后,它将自己转换成一个极小的潜水员版本,缓慢地拍打翅膀以进行推进。(查看本文顶部的视频。)
Robert Wood在电子邮件中说:“有趣的方面是观察到RoboBee机翼的流体力学在空气中高频拍打和水中低频拍打中是相似的。” “仅仅通过改变入水频率,就可以实现类似的机翼运动并产生类似的力。”
游泳RoboBee的价值主要在于为流体力学知识做贡献,伍德说,有一天的水生功能可能使机器人蜜蜂可以用于水质监测。
根据《自然》杂志最近的一篇文章,创造功能强大的机械蜜蜂的一大挑战就是为其供电。据报道,哈佛大学的科学家在电池存储,电子和电机技术方面取得了进步,现在使RoboBee一次可以在空中停留几分钟。最终,尽管如此,后代的机器蜜蜂可能会飞行更长的时间,它们配备了微型无线电发射器和全球定位系统来引导它们。
参与RoboBee项目的哈佛大学Wyss生物启发工程研究所在其网站上指出,有一天甚至可能将人造昆虫用于授粉作物。话虽如此,研究人员估计,至少要再过20年,机器人蜜蜂才能替代生物蜜蜂,然后只能作为权宜之计。
伍德说:“与创造一种机器人解决方案来代替传粉媒介相比,发现和解决殖民地崩溃失调的根本原因要好得多。”
还有另一个主要障碍:一个蜂箱可以容纳25,000种昆虫。我们需要构建很多RoboBees。