期刊-2012-10

捕虫系列机器人

文河北省石家庄市第27中崔珂超 孙天 贾涵博 康瀚月 指导教师杨庚明

2012年10月01日


  随着人们对昆虫研究的越来越深入,新物种的发现也成了时下一个十分热门的研究课题。人类未曾深入探索的地区中一定存在许多的未知新物种,如果采取人工对新物种进行探索和捕捉,既费时费力又有可能产生不可预知的危险。在农林作物的病虫防治中,农药一直发挥着巨大的作用,但随着农药长期的、大量的、不合理的使用,导致了对环境的严重污染并对人体健康产生极大的影响。
  用机器人取代人类进行未知生物的探索与捕捉,可减少危险的发生;用机器取代化学药品杀死害虫便可减少农药对人体与环境的危害,而且顺应了当代环境保护这一课题。为此我们发明了捕虫系列机器人,捕虫系列机器人主要有三个部分组成:猪笼草仿生机器人、捕蝇草仿生机器人和蜥蜴仿生机器人,如下图所示。

      捕虫系列机器人

  猪笼草仿生机器人:设计此机器人主要是为了捕捉活体昆虫新物种和捕杀害虫两大功能,其更侧重于对活体昆虫的捕捉。设计此机器人最初的设想是当昆虫飞过此装置时,它会通过内部的感应器感知生物,待其进入捕捉范围后自动关闭捕虫器然后将昆虫捉住。因为这是一种捕捉活体昆虫的装置,因此它十分有利于科学家对昆虫的研究。实际应用时还可通过太阳能维持其运行,以减少对环境的危害。在实际操作过程中,此机器人采用的是乐高机器人套材中的光感传感器来感知昆虫的到来,当传感器感知到昆虫时,电机自动运行并通过履带进行传动,将捕虫器关闭。     

 猪笼草仿生机器人

  捕蝇草仿生机器人:此机器人的功能和猪笼草仿生机器人的功能很相似,也具有捕捉昆虫新生物种和捕杀害虫两大功能,但其更侧重于对害虫的捕杀。它也是采用乐高机器人套材中的光感传感器来感知昆虫的到来,当传感器感知到昆虫时,电机自动运行将机械臂迅速放下将昆虫杀死。此外我们在此机器人中还设定了一个延时程序,一段时间(如5秒)后机械臂会自动抬起,以便捕捉下一只昆虫。因这款机器人已将先前捕获的昆虫杀死,所以即使机械臂抬起昆虫也不会跑掉,而在实际应用中还可以在其内部加入一些装置通过物理方式杀死害虫,以此取代化学药剂的使用,减小化学药剂对人体和环境的危害。

   捕蝇草仿生机器人

  蜥蜴仿生机器人:这个机器人是仿照蜥蜴和蛇的理念并加以改进而制成的。当生物从探测器前经过,它便会将“舌头”迅速伸出,以便将昆虫捕获到。在我们设计和组装的机器人中,它主要运用了超声波探测器来感知昆虫的到来,同时迅速将机械臂(相当于蜥蜴的舌头)伸出,从而模拟扑食昆虫的过程。在此基础上我们还利用手机和蓝牙系统控制机器人的行走路径,从而克服了上面两种机器人不能自由移动的缺点。

                      蜥蜴仿生机器人
  大自然是十分神奇的,自然界中的生物都存在它的奇特之处。目前大多人把仿生的目光放在了动物上,其实数量庞大的植物中也存在许多奥妙。我们便发现了这一点,对猪笼草和捕蝇草这两种植物进行了研究,利用现代科技,凭借不断壮大的新兴产业—机器人产业,最终做出了这三款机器人。另外红外线、光感系统、超声波、远程控制、蓝牙技术正蓬勃发展,这些技术也被应用到了我们制作的机器人中。