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原创 农业技术革新:仿生蜈蚣机器人助力农业杂草治理

   日期:2025-05-19 14:01:38     来源:知新了了    浏览:2    评论:0    

受蜈蚣启发的机器人有望为葡萄园和蓝莓农场提供低成本杂草治理方案。

这款低成本机器人模仿节肢动物形态,能在复杂地形中"游动",在清除杂草的同时避免压坏农作物。

一种巨型机械蜈蚣即将从实验室走向美国的葡萄园和蓝莓种植园。亚特兰大初创企业Ground Control Robotics(GCR)受自然界中细长蜿蜒的生物运动方式启发,开发出专为复杂农业地形设计的仿生蜈蚣机器人。

该机器人设计简洁,配备传感器的头部后连接多个相同模块,各模块通过线缆相连,并由数个电机驱动腿部运动。虽然这种结构在技术上具备多自由度特性,但通过相对简单的控制方式就能实现出色性能。

佐治亚理工学院复杂流变学与生物力学实验室(CRAB)主任Daniel Goldman向媒体解释:"蜈蚣机器人就像蛇形机器人一样,本质上是以游泳方式运动。但增加的腿部结构使其能够适应更复杂的环境。"

农业迎来技术革新

这些机器人独特的线缆驱动腿能产生类似节肢动物的流体推进力,使这种"机器人物理"模型能在凹凸不平的地面"游动",既不会陷入困境也不会损伤作物。通过精确协调腿部的抬升与下压动作,机器人能有效利用地面反作用力实现稳定可靠的运动。

Goldman表示:"我们开发的新机制通过线缆将驱动力从机器人中轴线传导至两侧。只要调试得当,机器人就能从一个方向由刚性变为柔性,此时奇迹就会出现 —— 它能在复杂地形中轻松游动,整个过程完全无需智能控制。"与传统机器人不同,这种多足机器人在复杂环境中展现出惊人的适应能力。

颠覆性替代方案

该技术的初期应用聚焦于多年生农场的杂草治理与作物监测 —— 这类场景传统机械往往难以应对。此类农场的人工除草成本高达每英亩数百至数千美元,而劳动力短缺更使问题雪上加霜。

GCR指出,目前针对蓝莓、草莓、葡萄等藤蔓类作物的自动化除草方案尚属空白。公司相信其蜈蚣机器人可能成为改变游戏规则的替代方案。"我们希望让机器人尽可能接近作物作业,"Goldman强调,"同时避免使用笨重的大型机械破坏农田。"

据GCR预估,这类蜈蚣机器人的成本将远低于传统农业机器人,预计价格控制在数千美元区间。这种成本优势源于相对廉价的腿部模块设计,以及依赖机械智能而非复杂传感器或计算系统的架构。公司计划部署分散式机器人集群,实现全天候自主田间作业。

在初期阶段,机器人将专注于环境勘察与监测,这已能为农户创造显著价值。未来GCR计划为机器人配备主动除草装置 —— 可能包括专用抓取器甚至激光解决方案 —— 为现有方法提供可扩展的低成本替代方案。

目前GCR正与佐治亚州的蓝莓种植商和葡萄园主合作开展试点项目。这些试验将有助于在全面推广前优化机器人的导航与传感能力。公司还在探索农业之外的潜在应用,未来可能拓展至救灾行动甚至军事部署。不过正如Goldman所指出的,不同环境可能需要调整肢体结构或具备完全收缩肢体的能力,具体取决于实际应用需求。

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