대화형 로봇 공학으로 알려진 연구 분야는 곧 사전 프로그래밍된 반복 작업을 수행하는 것 이상으로 생물과의 상호 작용과 같은 보다 복잡한 활동으로 이동했습니다. 예를 들어 생체 적합성 및 생체 모방 로봇은 동물과 식물을 연구하는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
루프에서 동물을 사용하는 로봇 시스템은 전통적인 기술을 사용하여 연구하기 어려운 집단 행동을 조사하는 데 특히 유용합니다. 이러한 시스템은 동물 행동 및 보존 연구에 대한 새로운 관점을 제공할 뿐만 아니라 그들은 또한 로봇의 엔지니어링 혁신을 촉진합니다.
스위스의 École Polytechnique Fédérale de Lausanne(EPFL)과 오스트리아의 Graz 대학 간의 최근 파트너십은 로봇 시스템이 설계되고 꿀벌 식민지에 통합될 때 루프의 동물 시스템이 얼마나 성공적인지 보여주었습니다.
연구원들은 로봇 장치를 사용하여 2020년과 2021년 겨울에 세 개의 유럽 꿀벌(Apis mellifera) 식민지에 대한 비간섭 연구를 수행했습니다. 연구원들은 온도를 조정함으로써 벌집 내에서 꿀벌의 움직임에 영향을 미치고, 새로운 움직임 패턴을 관찰하고, 군체의 집단적인 온도 조절 행동을 분석할 수 있었습니다. 이 그룹은 지난 XNUMX월 사이언스 로보틱스 저널에 연구 결과를 발표했습니다.
EPFL의 박사 과정 학생이자 연구 저자 중 한 명인 Rafael Barmak는 이 장치를 "기본적으로 생체 적합성일 뿐만 아니라 일련의 센서, 전자 [및] 열 액추에이터가 꿀벌 식민지와 상호 작용하는 이상한 로봇 시스템"이라고 설명합니다. " 꿀벌은 매우 소유욕이 강하여 벌통에 들어오는 낯선 사람을 제거하거나 숨깁니다. 따라서 필요한 로봇 기능 외에도 엔지니어는 시스템을 설정할 때 꿀벌의 사회적 행동도 고려해야 했습니다.
Barmak에 따르면 로봇을 사용하여 동물을 조사하면 건강한 벌통과 벌의 수명 주기에 중요한 지역 온도 감지와 같은 지루하고 반복적인 작업이 자동화됩니다.
“꿀벌 군집 내에서 온도를 측정하는 것은 쉽지 않습니다. 이 장치의 독특한 특징은 꿀벌이 군체에 성공적으로 통합된 후 꿀벌이 포함하는 센서를 둘러싼다는 것입니다. 그렇지 않으면 양봉가와 과학자들은 종종 부정확한 외부 온도 데이터에 의존해야 합니다.
EPFL-University of Graz 팀은 디자인이 완벽해지기 전에 여러 번 수정해야 했습니다. 완성된 로봇의 상단에는 양봉 프레임처럼 보이는 전기 패널이 있습니다. Barmak에 따르면 열 액추에이터, 센서 및 기타 지원 전자 장치를 수용하는 인쇄 회로 기판(PCB)이 바로 중간에 있습니다.
모든 작업을 관리하는 마이크로컨트롤러라는 프로세서가 있습니다.” 수지로만 코팅된 PCB와 왁스로 코팅된 첫 번째 디자인은 꿀벌에 의해 거부되었습니다. 그 후 연구원들은 건물 템플릿을 위한 프레임을 추가하기로 선택했고 여러 가지 다른 재료를 시도한 후 식민지에 호소하기 위해 1mm 두께의 레이저 컷 메쉬에 정착했습니다.
콜로니의 임박한 열 붕괴도 장치의 센서 어레이로 감지할 수 있습니다. 이것은 온도가 위험할 정도로 떨어질 때 발생합니다(유럽 꿀벌의 경우 벌이 날개를 퍼덕여 열을 발생시킬 수 없는 10ºC 미만). Barmak은 "우리는 벌들이 위험에 처해 있다는 것을 깨닫고 열 데이터를 보았을 때 그들이 움직임을 멈췄다는 것을 알았습니다."라고 말했습니다. 연구원들이 이전에 식민지의 집단 행동을 분석하는 데 사용된 열 액추에이터를 사용하여 열을 높이기로 선택했을 때 꿀벌은 절약되었습니다.
Barmak과 그의 팀은 또한 겨울 식민지에서 시도된 적이 없는 열 자극을 사용하여 꿀벌을 식민지 주변으로 이동시켰습니다. 그들은 이전에 인식할 수 없었던 꿀벌의 행동 패턴과 꿀벌이 열 신호를 얼마나 밀접하게 따르는지 발견했으며, 두 가지 모두 새로운 양봉 기술을 만드는 데 사용할 수 있습니다. 그들은 현재 로봇 장비로 여름 식민지를 연구할 준비를 하고 있는데, 그때는 벌들이 훨씬 더 활동적이기 때문에 조금 더 어려울 것입니다.
Barmak에 따르면 이 로봇 시스템의 가장 중요한 측면은 연구자들이 이러한 생물에 대해 더 많이 배우고 현재의 이해를 향상시킬 수 있다는 것입니다. 과학적 호기심을 불러일으키는 것 외에도 그는 대화형 로봇 시스템을 사용하여 동물 군집을 연구한 다음 데이터를 사용하여 현장을 위한 새로운 전자 농업 도구, 센서 및 기타 물건을 생산할 수 있는 가능성을 보여주었다고 주장합니다.
출처: spectrum.ieee.org
Günceleme: 12/04/2023 16:27