محققان اولین بسته حسگر را ایجاد می کنند که می تواند روی زنبورها سوار شود
محققان دانشگاه واشنگتن یک بسته حسگر ایجاد کرده اند که به اندازه کافی کوچک است که بتواند سوار بر روی یک بامبل سوار شود.
کشاورزان در حال حاضر می توانند از هواپیماهای بدون سرنشین برای بالا رفتن از مزارع عظیم استفاده کنند و دمای ، رطوبت و سلامت محصول را زیر نظر بگیرند. اما این ماشین ها به آنقدر قدرت پرواز نیاز دارند که بدون نیاز به هزینه ، نمی توانند خیلی دور شوند.
اکنون ، مهندسان دانشگاه واشنگتن یک سیستم سنجش ایجاد کرده اند که به اندازه کافی کوچک است که بتواند سوار بر روی یک بامبل سوار شود. از آنجا که حشرات می توانند به تنهایی پرواز کنند ، این بسته تنها به یک باتری قابل شارژ ریز نیاز دارد که می تواند هفت ساعت پرواز داشته باشد و سپس در حالی که زنبورها در شب در کندو خود هستند شارژ شوند. این تیم تحقیقاتی یافته های خود را بطور آنلاین در 11 دسامبر و بصورت حضوری در کنفرانس ACM MobiCom 2019 ارائه می دهند.
Shyam Gollakota ، نویسنده ارشد دانشکده علوم کامپیوتر و مهندسی پل جی آلن ، گفت: "هواپیماهای بدون سرنشین ممکن است 10 یا 20 دقیقه قبل از نیاز به شارژ دوباره پرواز کنند ، در حالی که زنبورهای ما می توانند داده ها را ساعت ها جمع کنند." "ما برای اولین بار نشان دادیم که می توان به جای هواپیماهای بدون سرنشین ، همه این محاسبات و سنجش ها را با استفاده از حشرات انجام داد."
ویکرام آایر چگونگی عملکرد یک بامبل (پرواز در داخل ظرف) را با بسته حسگر متصل به پشت خود بررسی می کند. اعتبار: مارک استون / دانشگاه واشنگتن
در حالی که استفاده از حشرات به جای هواپیماهای بدون سرنشین مشکل برق را حل می کند ، این تکنیک عارضه های خاص خود را دارد: در مرحله اول ، حشرات نمی توانند وزن زیادی را تحمل کنند. و دوم ، گیرنده های GPS ، که به خوبی برای کمک به هواپیماهای بدون سرنشین برای گزارش موقعیت های خود کار می کنند ، انرژی بسیار زیادی را برای این برنامه مصرف می کنند. برای تهیه یک بسته حسگر که می تواند روی یک حشره جا بگیرد و موقعیت آن را حس کند ، تیم مجبور بود هر دو موضوع را برطرف کند.
ویکرام آایر ، دانشجوی دکترا ، گفت: "ما تصمیم گرفتیم از بامبوها استفاده کنیم زیرا آنها به اندازه کافی بزرگ هستند که بتوانند باتری ریز و درشتی برای سیستم ما داشته باشند و آنها هر شب به کندو برمی گردند که در آنجا می توانستیم باتری ها را به صورت بی سیم شارژ کنیم." در گروه مهندسی برق و کامپیوتر UW. "برای این تحقیق بهترین روشها را برای مراقبت و اداره این موجودات دنبال کردیم."
پیش از این ، گروه های تحقیقاتی دیگر برچسب های ساده ای را با عنوان "کوله پشتی" خود به وجود آورده اند تا ردیابی های کوچک مانند شناسایی فرکانس رادیویی یا برچسب های RFID را بر روی آنها دنبال کنند تا حرکت خود را دنبال کنند. برای این نوع آزمایش ها ، محققان زنبور عسل را برای چند دقیقه در فریزر قرار داده اند تا قبل از چسباندن روی کوله پشتی ، آن را کند کنند . هنگامی که آنها با آزمایش به پایان رسید ، تیم کوله پشتی را از طریق یک فرآیند مشابه حذف می کند.
اعتبار: دانشگاه واشنگتن
با این حال ، این مطالعات قبلی ، فقط کوله پشتی هایی را شامل می شد که مکانهای زنبورها را در مسافت های کوتاه (حدود 10 اینچ) ردیابی می کردند و هیچ چیزی برای بررسی محیط اطراف حشرات نداشتند. در اینجا ، Gollakota ، Iyer و گروه آنها یک کوله پشتی حسگر را طراحی کردند که بر روی پشت زنبورها سوار می شود و وزن آن 102 میلی گرم است ، یا در حدود وزن هفت دانه برنج پخته نشده است.
رجالاکشمی ننداکومار ، دانشجوی دکترا در این باره می گوید: "باتری قابل شارژ که در کوله پشتی کار می کند حدود 70 میلی گرم وزن دارد ، بنابراین ما کمی بیش از 30 میلی گرم برای هر چیز دیگری مانند سنسورها و سیستم محلی سازی برای ردیابی وضعیت حشرات باقی مانده بود." مدرسه آلن.
از آنجا که زنبورها مکان پرواز را تبلیغ نمی کنند و از آنجا که گیرنده های GPS خیلی سوسو هستند که بتوانند سوار بر یک حشره ریز شوند ، این تیم با روشی روبرو شد که از هیچ نیرویی برای محلی سازی زنبورها استفاده نمی کند. محققان چندین آنتن را تنظیم کردند که سیگنال ها را از یک ایستگاه پایه در سراسر منطقه خاص پخش می کردند. گیرنده در کوله پشتی زنبور عسل از مقاومت سیگنال و اختلاف زاویه بین زنبور و ایستگاه پایه برای مثلث موقعیت موقعیت حشره استفاده می کند.
آنران وانگ ، دانشجوی دکترا در مدرسه آلن ، گفت: "برای آزمایش سیستم بومی سازی ، ما یک آزمایش در زمین فوتبال انجام دادیم." وی ادامه داد: ما ایستگاه پایه خود را با چهار آنتن در یک طرف میدان مستقر کردیم و سپس یک زنبور عسل با کوله پشتی در یک کوزه پرواز کردیم که از آنتن ها دور شدیم. آن را در طول 80 متر ، حدود سه چهارم طول یک زمین فوتبال ، از آنتن ها بود. "
سنسور "کوله پشتی" وزن آن 102 میلی گرم است. اعتبار: مارک استون / دانشگاه واشنگتن
تیم بعدی یک سری سنسورهای کوچک - نظارت بر دما ، رطوبت و شدت نور - به کوله پشتی اضافه کردند. از این طریق زنبورها می توانند داده ها را جمع آوری کرده و آن اطلاعات را بهمراه محل زندگی خود ثبت کنند و در نهایت اطلاعات مربوط به یک مزرعه کل را گردآوری کنند.
ساوایر فولر ، استادیار گروه مهندسی مکانیک UW ، گفت: "جالب است بدانید زنبورها یک منطقه از مزرعه را ترجیح می دهند و از مناطق دیگر نیز کمتر بازدید می کنند." "از طرف دیگر ، اگر می خواهید بدانید که در یک منطقه خاص چه اتفاقی می افتد ، می توانید کوله پشتی را نیز برنامه ریزی کنید تا بگویید:" سلام زنبورها ، اگر به این مکان مراجعه کنید ، دمای خواندن را انجام دهید. "
سپس بعد از اینکه زنبورها روز تغذیه خود را به پایان رساندند ، آنها به کندو خود باز می گردند که کوله پشتی می تواند داده های جمع آوری شده خود را از طریق روشی به نام backscatter بارگذاری کند ، از طریق آن یک وسیله می تواند با بازتاب امواج رادیویی منتقل شده از آنتن در نزدیکی ، اطلاعات را به اشتراک بگذارد.
در حال حاضر کوله پشتی ها فقط می توانند حدود 30 کیلو بایت داده را ذخیره کنند ، بنابراین آنها به حمل سنسورهایی محدود هستند که داده های کمی ایجاد می کنند. همچنین ، کوله پشتی ها می توانند داده ها را فقط هنگام بازگشت زنبورها به کندو بارگذاری کنند. سرانجام این تیم مایل به تهیه کوله پشتی با دوربین هایی است که می توانند اطلاعات حیات مربوط به سلامت گیاهان را به کشاورزان برگردانند.
گولاکوتا گفت: "داشتن حشرات حامل این سیستم های حسگر می تواند برای مزارع سودمند باشد زیرا زنبورها می توانند چیزهایی را درک کنند که اشیاء الکترونیکی مانند هواپیماهای بدون سرنشین نمی توانند." "با یک هواپیمای بدون سرنشین ، شما به طور تصادفی پرواز می کنید ، در حالی که یک زنبور عسل به چیزهای خاصی کشیده می شود ، مانند گیاهانی که ترجیح می دهد آنها را گرده افشانی کنند. علاوه بر این در مورد محیط زیست ، می توانید چیزهای زیادی را نیز یاد بگیرید. زنبور عسل رفتار می کنند. "
پمپ وکیوم خلاء در کاربردهای مختلف تأثیر دارد