Znak Politechniki Warszawskiej

B-Droid – robot pracowity jak pszczoła

Naukowcy z Politechniki Warszawskiej już od 4 lat pracują nad automatycznym systemem do zapylania roślin. Najpierw jeżdżący, a teraz latający B-Droid wzbudzają spore zainteresowanie nie tylko w Polsce. Trudno się dziwić, nasi naukowcy opracowali oprogramowanie do urządzeń, które mogą skutecznie wspomóc pszczoły w ich podstawowej, z naszego punktu widzenia, działalności – zapylaniu.

Latajacy B-Droid

Testy latającego B-Droida zostaną przeprowadzone wiosną, fot. BPI

Od kilku lat na całym świecie masowo wymierają pszczoły. Można winić za to: zanieczyszczenie środowiska, grzyby, wirusy czy pasożyty. Pszczoły nie znoszą także dobrze dalekich podróży. W Stanach Zjednoczonych są transportowane przez setki kilometrów – po kilku dniach zapylania roślin padają ze zmęczenia. Skutki takiej sytuacji mogą być poważniejsze, niż nam wszystkim się wydaje. Szacuje się, że ponad jedna trzecia roślin uprawnych i aż ok. 90% roślin dziko rosnących wymaga zapylania, a to właśnie pszczoły są głównymi owadami zapylającymi. Naukowcy z Politechniki Warszawskiej postanowili stawić czoła wyzwaniu i zbudować robot do zapylania.

Zespołem kieruje dr inż. Rafał Dalewski z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa. B-Droid został opracowany w ramach projektu pt. "Autonomiczny układ do mechanicznego zapylania roślin" finansowanego z programu LIDER. Naukowcy otrzymali na swoje badania wsparcie ponad 1mln zł.

W ciągu 4 lat prac udało się stworzyć autonomiczny system do mechanicznego zapylania roślin. Rozwiązania były testowane w dwóch układach: jeżdżącym i latającym. Nad B-Droidem pracowali naukowcy z wielu dziedzin: programowania, aerodynami, mechaniki, wytrzymałości, robotyki, automatyki, elektroniki – w szczytowym momencie projektu – nawet kilkanaście osób.

Jeżdżąca pszczoła

Pierwszy układ, jeżdżący, to robot, który na pokładzie wiezie ze sobą komputer z potrzebnym oprogramowaniem. Ono pozwala mu na całkowicie autonomiczne wykonywanie swoich zadań. – Wyznaczamy mu cel, wciskamy przycisk „start”, a on rusza do pracy – mówi dr Dalewski. – Robot obserwuje teren za pomocą kamer, na podstawie tych obrazów sprawdza, czy widzi w swojej okolicy kwiaty.

Ponadto, dzięki analizie obrazów z kamer potrafi stworzyć mapę terenu oraz określić własne położenie. Więcej – jeśli "zobaczy" kwiat, ustala jego położenie w przestrzeni, a następnie przygotowuje sobie dane, aby miotełką do przenoszenia pyłku dotrzeć do kwiatu, zebrać pyłek, a po znalezieniu kolejnego kwiatu przenieść go dalej. Użytkownik może oczywiście mieć podgląd na to, co dzieje się z robotem, ale całą misję B-Droid wykonuje samodzielnie.

Zapylajacy dron

Latający B-Droid to po prostu czterowirnikowiec, którego komputer (oprogramowanie) pozostaje na ziemi. Wszystkie operacje są nadzorowane przez zewnętrzny komputer, ale elektronika na pokładzie pozwala m.in. na analizę czy przesyłanie danych. Dzięki widokowi z kamer, komputer planuje drogę dotarcia do kwiatów. Kiedy określi zarówno położenie kwiatów, jak i samego robota, wówczas planowana jest trasa przelotu.

Latające urządzenie jest jednak dużo bardziej kłopotliwe w nawigacji, a jednocześnie pobiera więcej energii. Bateria, która jest na pokładzie, pozwala zaledwie na kilka minut lotu – w porównaniu do ponad 2 godzin pracy jeżdżącego B-Droida.

Liczy się efekt

Często mówi się, że ktoś jest pracowity jak pszczoła. Czy B-Droid potrafi jej dorównać? Okazuje się, że tak!

Latem 2016 roku naukowcy potwierdzili, że ich jeżdżący robot potrafi z powodzeniem zapylić czosnek i truskawki. Z grządki czosnku, na której pracowało urządzenie, otrzymano ok. 165 nasion. Dla porównania – na fragmencie uprawy niepoddanym testowi o tej samej długości – zebrano ich 23. Nasiona, które powstały dzięki zapyleniu przez B-Droida, były również o 6% cięższe, czyli lepszej jakości.

Prace nad systemem latającym zakończono na początku września 2016, dlatego naukowcy nie zdążyli jeszcze go przetestować w warunkach polowych.

Kiedy sztuczne pszczoły pomogą tym prawdziwym?

Podczas pracy nad projektem okazało się, że z pewnych koncepcji trzeba było zrezygnować. – Pracowaliśmy nad własnym rozwiązaniem z zakresu aerodynamiki, ale musieliśmy je porzucić, ponieważ nie dalibyśmy rady rozwijać wszystkiego jednocześnie – tłumaczy dr Dalewski.

Urządzenia, które możemy zobaczyć na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa, to demonstratory pewnych rozwiązań. Nie byłoby przecież możliwe przetestowanie oprogramowania bez sprawdzenia go w działaniu.

Dr inż. Rafał Dalewski planuje skomercjalizować pomysł w ciągu około 2 lat. – W ramach komercjalizacji chcę zająć się przede wszystkim urządzeniem jeżdżącym, które ma po prostu większy potencjał rynkowy – podkreśla naukowiec. – Jeżdżenie jest przede wszystkim bardziej efektywne energetycznie, na niewielkim żelowym akumulatorze możemy pracować na polu nawet ponad dwie godziny, a z dodatkowym generatorem – cały dzień.

Urządzenie zaprojektowane na Politechnice Warszawskiej wpisuje się w nurt precyzyjnego rolnictwa, rozwijanego od kilku lat głównie w USA, ale także w Europie. W ramach precyzyjnego rolnictwa powstają urządzenia pozwalające na inteligentną dystrybucję środków ochrony roślin i nawozów. Dzięki optymalizacji procesów istnieje możliwość znacznej redukcji wydatkowania środków ochrony roślin i precyzyjnego aplikowania środków nawozowych. Wsparcie tych procesów będzie możliwe w kolejnej fazie rozwoju projektu B-Droid.

Wymieranie pszczół to zjawisko globalne, które zagraża całej cywilizacji: jeśli nie podejmiemy działań, które pomogą ratować pszczoły przez masowym wymieraniem, cały świat stanie w obliczu ogromnego kryzysu. Dlatego musimy zrobić wszystko, aby przynajmniej utrzymać obecną liczebność populacji. B-Droid nie rozwiązuje przyczyn problemu, ale może wspomóc pracę naturalnych zapylaczy i przyczynić się do zwiększenia efektywności rolnictwa w naszym rozrastającym się i potrzebującym coraz więcej pożywienia świecie.

 

Monika Bukowska

Biuro ds. Promocji i Informacji