Miniatúrne roboty svojou agilnosťou a efektivitou môžu zažehnať hladomor a prispieť k rapídnemu nárastu produkcie ovocia, zeleniny a poľnohospodárskych plodín.
Jeden z prototypov robotického hmyzu. Zdroj: Youtube/Veritasium
Vymieranie opeľovačov rastie skokovým tempom a stáva sa globálnym problémom. Príčinou ich úhynu sú dosiaľ nepoznané zavlečené infekčné choroby, parazity či vírusy, nárast používania chemických prípravkov s toxickým zložením, ale aj úbytok prirodzeného prostredia.
Nová štúdia vedcov z Massachusettskej technickej univerzity (MIT) publikovaná v časopise Journal of Science Robotics ukázala, ako možno efektívne zabezpečiť opeľovanie rôznych druhov rastlín bez zásahov do životného prostredia ručným opeľovaním. Potvrdila tak trend konštruovania futuristických robotických zariadení s miniatúrnymi rozmermi a hmotnosťami.
Prelomové parametre
Myšlienka hmyzích dronov ako nosičov peľu nie je úplne nová. Konštruktéri však museli vyriešiť viacero technických problémov. Predošlé verzie robovčiel pozostávali zo štyroch identických jednotiek, z ktorých každá mala dve krídla (tzv. bug-bots), čo vytvorilo osemkrídlovú konštrukciu. Skombinované boli do obdĺžnikového tvaru vo veľkosti mikrokazety, čo sa javilo ako neefektívne z dôvodu nadmerného generovania odporového vzduchu a znižovania vztlaku. Navyše boli menej odolné voči vonkajším vplyvom, chýbala im rýchlosť, vytrvalosť a obratnosť vo vzduchu. Zdá sa, že túto bariéru dokázali vedci prekonať.
Súčasné robotické opeľovače majú už len štyri krídla (jedno krídlo na každú jednotku), čo viedlo k zlepšeniu dynamiky krídel. Zvládnu tak aj rôzne akrobatické kúsky a manévre – rýchlo sa dokážu vyšplhať po rastline aj prevracať sa v prípade preťaženia či straty stability.
Podľa výskumného tímu tieto zariadenia vážiace menej ako kancelárska sponka (750 mg) zaznamenali v testoch najvyššiu rýchlosť, aká kedy bola pri letoch mikrorobotov nameraná. Dokážu sa pohybovať rýchlosťou až 35 centimetrov za sekundu a vo vzduchu sú schopné vznášať sa viac ako 16 minút bez akéhokoľvek vybočenia z primárnej línie letu. Disponujú teda až stonásobne vyššou energiou na let v porovnaní s ich predchodcami.
Nový dizajn má aj dostatok voľného miesta, aby roboty mohli niesť malé batérie alebo senzory, čo by im umožnilo lietať samostatne a dali by sa navigovať mimo laboratória.
Sú robovčely budúcnosť? Zdroj: Youtube: Planet Fix | BBC Earth Science
Pozoruhodná anatómia
Konštruktéri z MIT vytvorili zložité algoritmy, ktoré riadia a ovládajú pohyb prevodoviek, akejsi analógie krídel, podobne ako svaly včiel. Vyrobené sú z vrstiev elastoméru, ktoré sú vsadené medzi dve tenké elektródy z uhlíkových nanotrubíc a zvinuté do krehkého valca. Mechanická sila generovaná mávaním umelých krídel zabezpečuje efektívny pohyb robotov. Unikátny je aj krídlový záves, ktorý znižuje torzné napätie počas mávania. Keďže dosahuje dĺžku len dva centimetre a priemer má asi 200 mikrónov, podľa autorov štúdie patril práve tento komponent medzi najväčšie výzvy.
Prečo MIT vyrába robotický hmyz? Zdroj: Youtube/Veritasium
Vedúci výskumu Kevin Chen, docent na Katedre elektrotechniky a informatiky MIT a riaditeľ laboratória mäkkej robotiky a mikrorobotiky v rámci Výskumného laboratória elektroniky, povedal, že je potrebné urobiť ešte veľa práce pri ďalšom zlepšení dizajnu, čo si vyžiada roky práce a vývoja.
Vedec zároveň prezrádza ďalšie ambiciózne ciele tímu: dosiahnuť aspoň trojhodinový let, vyšperkovať presnosť robovčiel, aby boli schopné vzlietať a pristávať do stredového terča kvetu, podobne ako ich žijúce náprotivky, a vybaviť roboty potrebnou inteligenciou, ktorá by dokázala rozoznať rozličné druhy rastlín od tých najjednoduchších až po stromy. „Podstatným cieľom v najbližších troch až piatich rokoch bude zdokonaliť zdroj energie, ktorý by dokázal fungovať desiatky minút,“ dodal Chen v závere štúdie.
Včela pri opeľovaní. Zdroj: iStockphotos.com. Autor: Jakub Wozniczka
Zdá sa, že jedného dňa by sme mohli byť svedkami presne cieleného opeľovania robotickým hmyzom, ktorý vylietava z mechanických úľov. Ani tieto technologické stvorenia sa však nevyrovnajú včelám, a tak myšlienka umelého opeľovania je zatiaľ hudbou vzdialenej budúcnosti. Najschodnejším riešením je, samozrejme, postarať sa o včely živé, než ich nahrádzať mikrobotmi.
Ako môžeme podporiť živé opeľovače?
- Včela medonosná (Apis mellifera) patrí medzi najznámejšie a najefektívnejšie opeľovače.
- Poznáme asi 20 000 druhov včiel.
- Zhruba dve tretiny celkovej pozemskej flóry sú závislé od včelieho opelenia.
- Existujú stovky ďalších druhov opeľovačov, vyberáme tie základné a najrozšírenejšie:
- Samotárske včely, napríklad murárky (Osmia). Špecializujú sa na opelenie kôstkového a jadrového ovocia. Obývajú existujúce otvory, najlepšie s priemerom 8 milimetrov (možno zakúpiť špeciálne hniezdiace trubičky). Vynikajú skorou dobou letu. Nemajú žihadlo, vďaka čomu sú vhodné aj medzi rodiny s deťmi, ktoré tento usilovný druh hmyzu určite budú rady pozorovať pri opeľovaní záhrady. Našou najväčšou samotárskou včelou je drevár fialový (Xylocopa violacea), ktorý žije v páre a aktívne sa stará o potomstvo.
- Čmele. Sú to chránené živočíchy, zdatné opeľovače a zberači, nebývajú útočné. Ich výhodou je opeľovanie dlhých a úzkych kalichov, kam včely nedočiahnu, a aktivita v chladnom a daždivom počasí. Žijú v jednoduchších, ale o to pevnejších spoločenstvách než včely.
- Pestrice. Dospelé jedince sa živia nektárom a peľom, larvy sú užitočné, lebo konzumujú nežiaduce vošky na kvetoch. Často sa zamieňajú s osami.
- Motýle. Sú to najestetickejšie opeľovače, žijú 2 až 4 týždne. Na Slovensku jestvuje asi 3 500 druhov.
- Pre niekoho možno prekvapujúcou informáciou je, že medzi opeľovačmi nájdeme viacero drobných živočíchov. Sú to najmä tropické druhy, napríklad vtáky, netopiere, jašterice, opice, hlodavce, veverice. V našich zemepisných šírkach sú to chrobáky, kutavky, muchy či lúčne koníky.
- Podľa správy Medzinárodnej únie na ochranu prírody a prírodných zdrojov (IUCN) je na pokraji globálneho vyhynutia 16,5 percenta opeľovačov (v prípade ostrovných druhov je to až 30 percent).
- Pomôcť ich diverzite môžeme výsadbou medonosných rastlín v našich záhradách, uchovávaním rozmanitosti prostredia alebo výrobou, respektíve kúpou hmyzích hotelov. Vhodné je tiež jednoduché napájadlo s vodou a vlhkou pôdou. Dôležité je obmedziť používanie herbicídov a pesticídov, ktoré opeľovačom neprospievajú, spôsobujú dezorientovanosť pri ich lete späť do úľov. Ich častá či nadmerná aplikácia môže vyústiť až do smrti.
Zdroj: Live Science, MIT, NP Veľká Fatra
(LDS)
