机器人能代替蜜蜂授粉吗？

苏炜宣+摘译

目前，世界蜜蜂总量正急剧下降，迄今为止，科学界仍无法改变这一严峻局面。一些科学家决定从问题的源头（病害、天敌、蜜蜂饲料供应和农药）入手，从而提出有效的解决方案，而另一些科学家则正在寻求蜜蜂授粉的替代品。

有3个科学家团队把机器人授粉技术视为可以减少对蜜蜂授粉依赖的手段。其中2个团队设计了微型飞行机器人，另一团队设计了轮式机器人。上述3种机器人均已初具雏形。为方便进行空中作业，科学家们为机器人安装了飞行翼，然而地面作业模式仍处于早期设计阶段。哈佛大学研究人员10年前就开始了这项工作，最近日本国立现代工业科學技术研究所的科学家公布了一种可以收集和存放花粉的无线空中授粉机器人。西弗吉尼亚大学（WVU）多学科团队采用与其相近的方法，正在设计一种能够自主定位、识别和为单个花朵授粉的轮式机器人。

日本无人机

日本无人机（图1）成果在《Chem》杂志上发表，其中包括一个有马毛带附在其下面的小型无线无人机。这是唯一一个在实验室测试中实际给植物授粉的机器人设备（图2，试验材料是日本百合）。

该项目的主要联系人宫古一郎用离子液体凝胶涂覆机器人的马毛带。“离子液体凝胶在正常和恶劣的环境中均可长期保持粘性。”他说，“并且它们防水耐用。”该凝胶增加了马毛带的可用表面积，有助于其在飞行过程中收集花粉并保持花粉活性。当马毛带接触雄蕊和雌蕊时，凝胶的湿度和静电性能会降低花粉损伤的几率。宫古认为驾驶无人机为花朵授粉的任务是“非常艰难”的。“我相信人工智能（AI）、GPS和高分辨率相机的应用将对未来机器人的发展非常有帮助。”他在电子邮件采访中说。AI也可以改善无人机授粉性能。他说：“一群AI蜜蜂机器人可以测定到达花的最短路径和最有效的授粉方式。”

哈佛的蜜蜂机器人

授粉只是哈佛大学首席研究员Robert Wood对于微电子机器人的预测应用之一。他和他的团队认为蜜蜂机器人（图3）可能会对搜寻救援行动有所帮助。

蜜蜂机器人的制作原本是不可能完成的，直到他们发明了一种新的制造方法。该方法被称为“弹出式MEMS”，立体书和折纸为其提供了创作灵感。机器人制造过程中需要经历一个精细的分层，并且在同一步骤中固定在框架内进行折叠组装。

蜜蜂机器人约为25美分硬币大小，高2.4 mm，重达3.2盎司（约90.7 g）。它可以飞行、游泳并可以利用静电在平坦的表面上倒挂。接下来，哈佛研究人员希望为蜜蜂机器人建一个“蜂巢”来充电。Wood设想蜜蜂机器人可以成群地出动，这类似于他们的另一个发明——Kilobots。哈佛研究人员使用这些微型的自主控制机器人来研究集体AI和群体行为。

机器人漫游车

机器人漫游车（图4）的雏形是从工程学学生制作的自动机器人中转化而来的，并且该机器人曾在2016年NASA机器人样机返回百周年挑战赛中获奖。该学生设计的自主机器人可围绕某一地域进行移动，并且在火星或月球环境中仅通过使用操作技术即可搜寻物体。

打造机器人漫游车的目的是精确授粉。“我们不光是通过吹气或摇晃植物来使其授粉，我们致力于处理单个花朵。”WVU航空航天与机械工程助理教授Yu Gu说。Gu和他的团队将在机器人上装载激光雷达和照相机，使机械手臂能够定位单个花朵，测定其生存力，并将花粉提供给健康的花朵。类似于雷达的原理，利用激光生成的光脉冲（而不是声波）来检测物体。WVU将利用温室栽培的覆盆子和黑莓植物材料来测试这台机器人。一年中，用多个浆果世代测试机器人的性能确定了他们可以在室内使用。这只是初步研究，随后的研究将会持续跟进。“首先，我们想表明这是可行的。”Gu说。

康奈尔大学丹佛斯实验室的昆虫学家认为，本地蜜蜂可以肩负起一些授粉的职责，甚至在少数情况下，本地蜜蜂可以满足一个果园所有的授粉需求。实验室研究和推广负责人Maria van Dyke说：“有几个纽约州的果园不再租用蜜蜂，而是直接使用本地蜂来授粉。”而现在看来，这一情况值得被重视。因为每种机器人从模型到商业发行至少需要10年时间。哈佛的机器人仍然束缚于其动力源，日本机器人的导航系统或许可以依靠添加GPS和人工智能获得改善。Gu的WVU团队规划阶段尚未完成。一旦完成雏形构建，他们将对照自然授粉果实进行温室试验和机器人授粉果实质检。endprint