La population mondiale d’abeilles domestiques connaît un déclin brutal que la science n’a jusqu’à présent pas réussi à inverser. Certains scientifiques travaillent sur des solutions aux coupables – maladies, ravageurs, disponibilité du fourrage des abeilles et pesticides – tandis que d’autres recherchent des alternatives à la pollinisation des abeilles.
Trois équipes de scientifiques étudient la robotique comme moyen de réduire la dépendance à l'égard de la pollinisation des abeilles. Deux d’entre eux ont conçu de minuscules robots volants, tandis qu’un troisième conçoit un robot à roues.
Les trois appareils sont des prototypes. Les projets aériens ont déjà pris leur envol, tandis que le modèle au sol en est encore à sa première phase de conception. Les chercheurs de l'Université Harvard ont commencé leurs travaux il y a 10 ans, tandis que les scientifiques du Japon Institut national des sciences et technologies industrielles avancées a récemment dévoilé un pollinisateur aérien sans fil qui collecte et dépose du pollen.
En utilisant une approche plus concrète, l'équipe multidisciplinaire de l'Université de Virginie occidentale (WVU) conçoit un robot autonome à roues capable de localiser, d'identifier et de polliniser des fleurs individuelles.
dépliant japonais
Annoncé dans Chem, une revue à comité de lecture, l'appareil japonais consiste en un petit drone sans fil avec une ceinture en crin de cheval attachée à sa face inférieure. C’est le seul appareil robotique à avoir réellement pollinisé une plante – en l’occurrence, un lys japonais lors d’un test en laboratoire.
Eijiro Miyako, le responsable du projet, a enduit la ceinture du robot d'un gel liquide ionique. Les ILG restent collants pendant longtemps dans des environnements normaux et difficiles, a-t-il déclaré. Ils sont également durables et résistants à l'eau.
Le composé a augmenté la surface utilisable de la ceinture, ce qui l'a aidée à collecter et à retenir des quantités viables de pollen pendant le vol. L'humidité et les propriétés électrostatiques du gel réduisent les risques de dommages causés par le pollen lorsque la ceinture entre en contact avec les étamines et les pistils.
Miyako a décrit la tâche de piloter le drone pour polliniser les fleurs comme étant « très difficile ». Je pense qu’une forme d’intelligence artificielle (IA), de GPS et de caméras haute résolution seraient très utiles pour le développement des futures machines », a-t-il déclaré dans une interview par courrier électronique.
L’IA pourrait également améliorer le comportement de pollinisation des drones.
"Un essaim d'abeilles robotiques IA pourrait déterminer le chemin le plus court vers la floraison et le moyen de pollinisation le plus efficace", a-t-il déclaré.
RoboBee de Harvard
La pollinisation n'est qu'une application Robert Wood, chercheur principal à l'Université Harvard prévoit un robot microélectronique. Lui et son équipe pensent que cela pourrait être utile dans les opérations de recherche et de sauvetage.
Construire le RoboAbeille n'était pas possible jusqu'à ce qu'ils inventent un nouveau moyen de fabrication. Appelés Pop-Up MEMS, les livres pop-up et l'origami ont fourni l'inspiration. Le processus utilise un processus complexe de superposition et de pliage dans un cadre qui assemble les robots en un seul mouvement.
A peu près la taille d'une pièce de monnaie américaine, le RoboBee mesure 2.4 millimètres de haut et pèse un peu moins de 3.2 onces. Il vole et nage et peut se percher la tête en bas sur des surfaces planes grâce à l’électricité statique. Ensuite, les chercheurs de Harvard veulent construire une « ruche » pour que les abeilles puissent recharger leur énergie.
Wood envisage le déploiement de RoboBees en essaims, semblables à une autre de leurs inventions, les Kilobots. Les chercheurs de Harvard utilisent ces minuscules robots autonomes pour étudier l’IA collective et le comportement en essaim.
Rover robotique
Le prototype WVU tire son transport robotique d'un modèle autonome que des étudiants en ingénierie ont construit et utilisé pour remporter le défi du centenaire du robot de retour d'échantillons 2016 de la NASA. Les étudiants ont conçu le robot autonome pour se déplacer sur un terrain et récupérer des objets en utilisant uniquement une technologie capable de fonctionner dans un environnement martien ou lunaire.
La fonction de ce robot est ce que son chercheur principal appelle une pollinisation de précision.
« Nous ne cherchons pas simplement à souffler de l'air ou à secouer les plantes pour les polliniser. Nous souhaitons traiter des fleurs individuelles », a déclaré Yu Gu, professeur adjoint de génie aérospatial et mécanique à la WVU.
Gu et son équipe monteront un ensemble de lidar et de caméras pour permettre à un bras robotique de localiser des fleurs individuelles, de déterminer leur viabilité et d'appliquer du pollen sur des fleurs saines. Semblable au radar, le lidar utilise des impulsions lumineuses générées par laser – au lieu d’ondes sonores – pour détecter les objets.
WVU testera son pollinisateur sur des framboises et des mûres de serre. La possibilité de tester le robot sur plusieurs générations de baies au cours d’une même année a imposé l’utilisation d’un site intérieur. Il ne s'agit que du premier cycle de recherche ; des développements ultérieurs auront lieu dans des études ultérieures.
"Nous voulons d'abord montrer que c'est faisable", a déclaré Gu.
En attendant …
Les entomologistes du Laboratoire Danforth de l'Université Cornell Je crois que les abeilles indigènes peuvent assumer une partie, voire la totalité, des besoins en pollinisation d'un verger. La directrice de la recherche et de la sensibilisation du laboratoire, Maria van Dyke, a déclaré que plusieurs vergers de l'État de New York ne louaient plus de ruches mais utilisaient plutôt la pollinisation par les abeilles indigènes.
Cela peut être très important maintenant, puisque chacun des modèles de robots a au moins 10 ans après sa sortie commerciale. Le robot de Harvard est toujours connecté à sa source d'alimentation, et le système de guidage du robot japonais pourrait bénéficier de l'ajout du GPS et de l'intelligence artificielle.
L'équipe WVU de Gu n'a pas encore terminé sa phase de planification. Une fois le prototype construit, ils effectueront des essais en serre et testeront la qualité des fruits pollinisés par robot par rapport aux fruits naturellement pollinisés.
— David Weinstock, correspondant FGN