La branche d'étude connue sous le nom de robotique interactive est rapidement passée de la simple exécution de tâches préprogrammées et répétitives à des activités plus complexes telles que l'interaction avec des êtres vivants. Par exemple, les robots biocompatibles et biomimétiques sont de plus en plus utilisés pour étudier les animaux et les plantes.
Les systèmes robotiques qui utilisent des animaux en boucle sont particulièrement utiles pour étudier des comportements collectifs difficiles à étudier avec des techniques traditionnelles. Ces systèmes n'offrent pas seulement de nouvelles perspectives sur le comportement animal et les études de conservation. Ils promeuvent également l'innovation en ingénierie dans les robots.
Un récent partenariat entre l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) en Suisse et l'Université de Graz en Autriche a démontré à quel point les systèmes animaux dans la boucle peuvent être efficaces lorsqu'un système robotique est conçu et intégré dans une colonie d'abeilles.
À l'aide d'un dispositif robotique, les chercheurs ont mené des études non intrusives sur trois colonies européennes d'abeilles mellifères (Apis mellifera) au cours des hivers 2020 et 2021. En ajustant les températures, les chercheurs ont pu influencer les déplacements des abeilles au sein de la ruche, observer de nouveaux schémas de déplacement et analyser les comportements collectifs de thermorégulation dans la colonie. Le groupe a publié ses découvertes dans la revue Science Robotics en mars.
Rafael Barmak, doctorant à l'EPFL et l'un des auteurs de l'étude, décrit l'appareil comme "essentiellement un système robotique étrange qui n'est pas seulement biocompatible mais qui dispose également d'un ensemble de capteurs, d'actionneurs électroniques [et] thermiques pour interagir avec les colonies d'abeilles". " Les abeilles mellifères sont très possessives et éliminent ou cachent les étrangers qui entrent dans leur ruche. Par conséquent, en plus des fonctionnalités robotiques requises, les ingénieurs ont également dû tenir compte du comportement social des abeilles lors de la configuration de leurs systèmes.
Selon Barmak, l'utilisation de robots pour surveiller les animaux automatise les tâches fastidieuses et répétitives telles que la détection des températures locales, qui sont cruciales pour un cycle de vie sain de la ruche et des abeilles.
« Il n'est pas facile de mesurer la température au sein d'une colonie d'abeilles. La particularité de ce dispositif est qu'il entoure les capteurs contenus par les abeilles après leur intégration réussie dans la colonie. Sinon, les apiculteurs et les scientifiques doivent souvent se fier à des données de température extérieure inexactes.
L'équipe EPFL-Université de Graz a dû procéder à plusieurs révisions avant que le design ne soit parfait. Au sommet du robot terminé se trouve un panneau électrique qui ressemble à un cadre apicole. Selon Barmak, la carte de circuit imprimé (PCB), qui abrite les actionneurs thermiques, les capteurs et les autres composants électroniques de support, se trouve en plein milieu.
Nous avons un processeur appelé microcontrôleur qui gère tout [le travail]. » La première conception, qui avait un PCB recouvert uniquement de résine et recouvert de cire, a été rejetée par les abeilles. Après cela, les chercheurs ont choisi d'ajouter un cadre pour un gabarit de construction, et après avoir essayé plusieurs matériaux différents, ils ont opté pour un maillage découpé au laser d'un millimètre d'épaisseur pour plaire à la colonie.
Même l'effondrement thermique imminent d'une colonie peut être détecté par les réseaux de capteurs de l'appareil. Cela se produit lorsque la température chute dangereusement (en dessous de 10 ºC pour l'abeille européenne, où les abeilles ne peuvent pas battre des ailes pour générer de la chaleur). "Nous savions lorsque nous avons examiné les données thermiques, après avoir réalisé que les abeilles étaient en danger, qu'elles avaient cessé de bouger", explique Barmak. Les abeilles ont été épargnées lorsque les chercheurs ont choisi d'augmenter la chaleur à l'aide d'actionneurs thermiques utilisés auparavant pour analyser les actions collectives de la colonie.
Barmak et son équipe ont également utilisé des stimuli thermiques, jamais essayés auparavant dans les colonies d'hiver, pour déplacer les abeilles dans la colonie. Ils ont découvert des modèles de comportement auparavant non reconnus chez les abeilles et à quel point elles suivent les signaux thermiques, qui peuvent tous deux être utilisés pour créer de nouvelles techniques d'apiculture. Ils se préparent actuellement à étudier les colonies d'été avec leur équipement robotique, ce qui sera un peu plus difficile car les abeilles sont alors beaucoup plus actives.
Selon Barmak, l'aspect le plus important de ce système robotique est qu'il permet aux chercheurs d'en savoir plus sur ces créatures et d'améliorer la compréhension actuelle. En plus de susciter la curiosité scientifique, il affirme que cela démontre le potentiel d'utiliser des systèmes robotiques interactifs pour étudier des colonies d'animaux, puis d'utiliser les données pour produire de nouveaux outils d'agriculture électronique, des capteurs et d'autres choses pour le terrain.
source : spectrum.ieee.org
Günceleme: 12/04/2023 16:27