受蜈蚣啟發(fā)的機(jī)器人有望為葡萄園和藍(lán)莓農(nóng)場提供低成本雜草治理方案農(nóng)業(yè)。
這款低成本機(jī)器人模仿節(jié)肢動(dòng)物形態(tài)，能在復(fù)雜地形中"游動(dòng)"，在清除雜草的同時(shí)避免壓壞農(nóng)作物農(nóng)業(yè)。
一種巨型機(jī)械蜈蚣即將從實(shí)驗(yàn)室走向美國的葡萄園和藍(lán)莓種植園農(nóng)業(yè)。亞特蘭大初創(chuàng)企業(yè)Ground Control Robotics（GCR）受自然界中細(xì)長蜿蜒的生物運(yùn)動(dòng)方式啟發(fā)，開發(fā)出專為復(fù)雜農(nóng)業(yè)地形設(shè)計(jì)的仿生蜈蚣機(jī)器人。
該機(jī)器人設(shè)計(jì)簡潔，配備傳感器的頭部后連接多個(gè)相同模塊，各模塊通過線纜相連，并由數(shù)個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)腿部運(yùn)動(dòng)農(nóng)業(yè)。雖然這種結(jié)構(gòu)在技術(shù)上具備多自由度特性，但通過相對簡單的控制方式就能實(shí)現(xiàn)出色性能。
佐治亞理工學(xué)院復(fù)雜流變學(xué)與生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)室（CRAB）主任Daniel Goldman向媒體解釋："蜈蚣機(jī)器人就像蛇形機(jī)器人一樣，本質(zhì)上是以游泳方式運(yùn)動(dòng)農(nóng)業(yè)。但增加的腿部結(jié)構(gòu)使其能夠適應(yīng)更復(fù)雜的環(huán)境。"
農(nóng)業(yè)迎來技術(shù)革新
這些機(jī)器人獨(dú)特的線纜驅(qū)動(dòng)腿能產(chǎn)生類似節(jié)肢動(dòng)物的流體推進(jìn)力，使這種"機(jī)器人物理"模型能在凹凸不平的地面"游動(dòng)"，既不會(huì)陷入困境也不會(huì)損傷作物農(nóng)業(yè)。通過精確協(xié)調(diào)腿部的抬升與下壓動(dòng)作，機(jī)器人能有效利用地面反作用力實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的運(yùn)動(dòng)。
Goldman表示："我們開發(fā)的新機(jī)制通過線纜將驅(qū)動(dòng)力從機(jī)器人中軸線傳導(dǎo)至兩側(cè)農(nóng)業(yè)。只要調(diào)試得當(dāng)，機(jī)器人就能從一個(gè)方向由剛性變?yōu)槿嵝裕藭r(shí)奇跡就會(huì)出現(xiàn) —— 它能在復(fù)雜地形中輕松游動(dòng)，整個(gè)過程完全無需智能控制。"與傳統(tǒng)機(jī)器人不同，這種多足機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境中展現(xiàn)出驚人的適應(yīng)能力。
顛覆性替代方案
該技術(shù)的初期應(yīng)用聚焦于多年生農(nóng)場的雜草治理與作物監(jiān)測 —— 這類場景傳統(tǒng)機(jī)械往往難以應(yīng)對農(nóng)業(yè)。此類農(nóng)場的人工除草成本高達(dá)每英畝數(shù)百至數(shù)千美元，而勞動(dòng)力短缺更使問題雪上加霜。
GCR指出，目前針對藍(lán)莓、草莓、葡萄等藤蔓類作物的自動(dòng)化除草方案尚屬空白農(nóng)業(yè)。公司相信其蜈蚣機(jī)器人可能成為改變游戲規(guī)則的替代方案。"我們希望讓機(jī)器人盡可能接近作物作業(yè)，"Goldman強(qiáng)調(diào)，"同時(shí)避免使用笨重的大型機(jī)械破壞農(nóng)田。"
據(jù)GCR預(yù)估，這類蜈蚣機(jī)器人的成本將遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)器人，預(yù)計(jì)價(jià)格控制在數(shù)千美元區(qū)間農(nóng)業(yè)。這種成本優(yōu)勢源于相對廉價(jià)的腿部模塊設(shè)計(jì)，以及依賴機(jī)械智能而非復(fù)雜傳感器或計(jì)算系統(tǒng)的架構(gòu)。公司計(jì)劃部署分散式機(jī)器人集群，實(shí)現(xiàn)全天候自主田間作業(yè)。
在初期階段，機(jī)器人將專注于環(huán)境勘察與監(jiān)測，這已能為農(nóng)戶創(chuàng)造顯著價(jià)值農(nóng)業(yè)。未來GCR計(jì)劃為機(jī)器人配備主動(dòng)除草裝置 —— 可能包括專用抓取器甚至激光解決方案 —— 為現(xiàn)有方法提供可擴(kuò)展的低成本替代方案。
目前GCR正與佐治亞州的藍(lán)莓種植商和葡萄園主合作開展試點(diǎn)項(xiàng)目農(nóng)業(yè)。這些試驗(yàn)將有助于在全面推廣前優(yōu)化機(jī)器人的導(dǎo)航與傳感能力。公司還在探索農(nóng)業(yè)之外的潛在應(yīng)用，未來可能拓展至救災(zāi)行動(dòng)甚至軍事部署。不過正如Goldman所指出的，不同環(huán)境可能需要調(diào)整肢體結(jié)構(gòu)或具備完全收縮肢體的能力，具體取決于實(shí)際應(yīng)用需求。
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