受蜈蚣啟發的機器人有望為葡萄園和藍莓農場提供低成本雜草治理方案。
這款低成本機器人模仿節肢動物形態,能在復雜地形中"游動",在清除雜草的同時避免壓壞農作物。
一種巨型機械蜈蚣即將從實驗室走向美國的葡萄園和藍莓種植園。亞特蘭大初創企業Ground Control Robotics(GCR)受自然界中細長蜿蜒的生物運動方式啟發,開發出專為復雜農業地形設計的仿生蜈蚣機器人。
該機器人設計簡潔,配備傳感器的頭部后連接多個相同模塊,各模塊通過線纜相連,并由數個電機驅動腿部運動。雖然這種結構在技術上具備多自由度特性,但通過相對簡單的控制方式就能實現出色性能。
佐治亞理工學院復雜流變學與生物力學實驗室(CRAB)主任Daniel Goldman向媒體解釋:"蜈蚣機器人就像蛇形機器人一樣,本質上是以游泳方式運動。但增加的腿部結構使其能夠適應更復雜的環境。"
農業迎來技術革新
這些機器人獨特的線纜驅動腿能產生類似節肢動物的流體推進力,使這種"機器人物理"模型能在凹凸不平的地面"游動",既不會陷入困境也不會損傷作物。通過精確協調腿部的抬升與下壓動作,機器人能有效利用地面反作用力實現穩定可靠的運動。
Goldman表示:"我們開發的新機制通過線纜將驅動力從機器人中軸線傳導至兩側。只要調試得當,機器人就能從一個方向由剛性變為柔性,此時奇跡就會出現 —— 它能在復雜地形中輕松游動,整個過程完全無需智能控制。"與傳統機器人不同,這種多足機器人在復雜環境中展現出驚人的適應能力。
顛覆性替代方案
該技術的初期應用聚焦于多年生農場的雜草治理與作物監測 —— 這類場景傳統機械往往難以應對。此類農場的人工除草成本高達每英畝數百至數千美元,而勞動力短缺更使問題雪上加霜。
GCR指出,目前針對藍莓、草莓、葡萄等藤蔓類作物的自動化除草方案尚屬空白。公司相信其蜈蚣機器人可能成為改變游戲規則的替代方案。"我們希望讓機器人盡可能接近作物作業,"Goldman強調,"同時避免使用笨重的大型機械破壞農田。"
據GCR預估,這類蜈蚣機器人的成本將遠低于傳統農業機器人,預計價格控制在數千美元區間。這種成本優勢源于相對廉價的腿部模塊設計,以及依賴機械智能而非復雜傳感器或計算系統的架構。公司計劃部署分散式機器人集群,實現全天候自主田間作業。
在初期階段,機器人將專注于環境勘察與監測,這已能為農戶創造顯著價值。未來GCR計劃為機器人配備主動除草裝置 —— 可能包括專用抓取器甚至激光解決方案 —— 為現有方法提供可擴展的低成本替代方案。
目前GCR正與佐治亞州的藍莓種植商和葡萄園主合作開展試點項目。這些試驗將有助于在全面推廣前優化機器人的導航與傳感能力。公司還在探索農業之外的潛在應用,未來可能拓展至救災行動甚至軍事部署。不過正如Goldman所指出的,不同環境可能需要調整肢體結構或具備完全收縮肢體的能力,具體取決于實際應用需求。
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