Natuurlijke bestuivers, vooral honingbijen, verdwijnen in een ongekend tempo. Dit brengt ernstige risico's met zich mee voor de landbouw, de economie, en het levensonderhoud van mens en dier. Bijen zijn de belangrijkste bestuivers van een grote verscheidenheid aan gewassen, dus hun verdwijning zou het werk van voedselproducenten in gevaar kunnen brengen, uiteindelijk het verminderen van de hoeveelheid voedsel die op de markt beschikbaar is.

Onderzoekers van de West Virginia University (WVU) hebben onlangs een autonome robot ontwikkeld die is geïnspireerd op bijen, die braamplanten in een kasomgeving kan bestuiven. Braambij, gepresenteerd in een paper dat vooraf is gepubliceerd op arXiv, maakt gebruik van de modernste lokalisatie- en kaarttechnieken, evenals andere hulpmiddelen die visuele waarneming mogelijk maken, padplanning, beweging controle, en manipulatie.

"Een van de belangrijkste problemen met betrekking tot de huidige landbouwproductie is de bestuiving van gewassen, "Yu Gu, vertelde een van de onderzoekers die de robot ontwikkelden aan TechXplore. "Vijfendertig procent van het wereldwijde productievolume van gewassen, ongeveer $ 577 miljard per jaar, is afhankelijk van de dienst van bestuivers. Echter, de recente achteruitgang van honingbijen (d.w.z. kolonie-instortingsstoornis) heeft de productiviteit sterk bedreigd. Zowel vanuit economisch oogpunt als vanuit het oogpunt van voedselduurzaamheid, er is dringend behoefte aan alternatieve bestuivingssystemen."

Om dit probleem aan te pakken, Gu en zijn collega's hebben een prototype van een precisiebestuiverrobot ontworpen om braamstruiken te bestuiven, bramen- en frambozenplanten, in een kasomgeving. Hun project wordt gefinancierd door het National Institute of Food and Agriculture (NIFA), een agentschap van het Amerikaanse ministerie van landbouw (USDA), onder het National Robotics Initiative.

"BrambleBee verkrijgt eerst actuele informatie over bloemtroslocaties en bestuivingsgereedheid door een 'inspectiepas' van de kas te maken, " legde Gu uit. "Terwijl BrambleBee rondrijdt, nabijgelegen bloemtrossen worden gedetecteerd met behulp van de camera aan boord. De locaties van de gedetecteerde clusters worden vervolgens vastgelegd in een kaart van de plantenrijen."

Nadat deze eerste inspectiefase is voltooid, Bramblebee beslist waar het naartoe gaat om bloemen te bestuiven. Het komt tot deze beslissing door het aantal bereikbare bloemtrossen dat klaar is voor bestuiving in evenwicht te brengen en de afgelegde afstand te minimaliseren. De robot plant vervolgens paden om deze locaties efficiënt te bereiken en obstakels onderweg te vermijden.

"Eenmaal geparkeerd op een bestuivingslocatie, BrambleBee scant de plant en maakt een meer gedetailleerde kaart, "Zei Gu. "Het zal dan de manipulator gebruiken om toegang te krijgen tot elke bloem die bestuiving nodig heeft."

Bij het bouwen van hun braambestuivende robot, de onderzoekers werden mede geïnspireerd door de ecologie en het gedrag van bijen, vooral metselbijen, die stuifmeel verzamelen voor hun nakomelingen. Bijvoorbeeld, net als bijen, BrambleBee vindt eerst bloemen en houdt dan hun locatie bij, deze informatie gebruiken om de beste weg te plannen om ze te bereiken.

In aanvulling, BrambleBee's bestuivingsmechanisme, bevestigd aan het einde van zijn robotarm, werkt op dezelfde manier als bijen. De robot manoeuvreert dit mechanisme met precieze bewegingen, stuifmeel verdelen in stampers zonder de bloemen te beschadigen. "Het project maakt de ontwikkeling mogelijk van een complex autonoom robotsysteem dat kan werken in een gemeenschappelijke landbouwomgeving, " zei Gu. "De precisielokalisatie, evaluatie, en manipulatie van kleine en delicate plantendelen biedt fundamentele mogelijkheden om een ​​verscheidenheid aan andere precisielandbouwtoepassingen mogelijk te maken, zoals geautomatiseerde irrigatie, bemesting en oogst, controle van plantschade, evenals onkruid- en ongediertebestrijding."

Het nauwkeurige robotbestuivingssysteem van WVU is het eerste in zijn soort. In de toekomst, het zou telers kunnen helpen bij het oplossen van problemen op het gebied van bestuiving op korte termijn en zou zelfs kunnen worden aangepast om nieuwe landbouwwerktuigen voor het oogsten te ontwikkelen, snoeien, en fruit plukken.

"We zullen ons nu concentreren op het verbeteren van de autonomie van het robotbestuivingssysteem en het evalueren van de werkzaamheid en efficiëntie van deze nieuwe bestuivingsmethode, ' zei Gu.

© 2018 Tech Xplore