Envirobot的身体由3d打印模块组成,可以容纳各种传感器。
Envirobot的身体由3d打印模块组成,可以容纳各种传感器。阿兰•赫尔佐格(EPFL)

如果你站在当你在日内瓦湖岸边发现一些奇怪的东西在水里游来游去时,它可能不是尼斯湖水怪的表亲。如果它来回摆动,并且有一个有趣的黄色天线,那么它很可能是Envirobot。以七鳃鳗为模型,Envirobot是一个长而装有传感器的机器人,能够沿着水面游泳,为环境科学家收集样本和数据。

Envirobot的创造者a研究团队来自瑞士洛桑理工学院(École),利用3D打印技术的进步,开发了一种机器人,可以收集重要的环境数据,并将其实时传递给科学家。

该机器人的设想和设计都是模块化的,因此科学家可以更换他们需要的部件。Envirobot团队成员亚历山德罗·克雷斯皮(Alessandro Crespi)解释说:“默认情况下,这些模块没有任何传感器。”这是设计好的。空模块允许研究人员和其他项目合作伙伴开发他们自己的传感器和技术。在最近对日内瓦湖的测试中,Envirobot只是采集了水样,测量了水的温度和电导率,但其中一个合作伙伴正在开发一种pH传感器,另一个合作伙伴正在开发一种生物传感器,这种传感器使用的是一种对水的变化很敏感的微小甲壳类动物。

Envirobot,拆卸。
Envirobot,拆卸。Biorob EPFL) /

那些甲壳类动物属于这个属水蚤,它们是微观污染追踪器对污染物异常敏感,不分青红皂白,在许多化学和环境研究中都有使用。“这个传感器基于水蚤实际上能够在不知道它在寻找什么的情况下测量污染物,”克雷斯比说。当科学家不知道水体是否受到污染时,这一点很重要。”水可能看起来很好,但是水蚤可以判断是否有问题。然后放入小罐水蚤船上的鳗鱼形机器人将测试从实验室带到现场。“我们实际上可以实现某种实时检测。”

其他生物传感器也在研制中,包括一种利用基因工程细菌对特定化学物质产生反应的传感器。

成年雌性<em>大水蚤</em>,或水蚤。
一只成年雌性水蚤麦格纳或水蚤。渡边肇/CC BY 2.5

虽然Envirobot的模块化部件和新型传感器的能力使其成为调查污染的有用工具,但仍有一些细节需要解决。例如,防水是一个持续的挑战。“大多数时候,当我们的机器人出现问题时,它是由泄漏引起的,”克雷斯皮说。控制Envirobot也很困难。目前,技术限制了机器人在导航和运动系统失去校准之前自主游泳的距离。克雷斯比说,一旦环境机器人游得太远,“如果出了什么问题,就没有办法让它回来。”

但克雷斯比乐观地认为,这些挑战是可以克服的,机器人最终可以完全自主操作。“如果我们想把机器人送到湖中央执行任务,我们当然不想用船去追它。这将消除机器人的所有目的,”他说。“我们绝对可以实现自主导航。”

Envirobot沿着日内瓦湖的水面游泳。
Envirobot沿着日内瓦湖的水面游泳。EPFL

最终,这个项目的后代甚至可以在水下自主操作。克雷斯比说:“我们也希望能够进入水下,而不仅仅是在水面上,但这也带来了许多其他问题,我们必须弄清楚如何处理。”“例如,在没有GPS信号的情况下,我们如何在水下定位机器人?”

目前,它可以在水面上感知到大量的水,但在水下迈出这一步将使科学家能够构建水体污染的3D地图,这在今天只有通过大量劳动密集型采样才能实现。接下来,Envirobot可以更进一步,成为一种污染警犬。“我们希望机器人能够通过浓度梯度来寻找非常具体的污染源。”通过追踪污染水平,Envirobot将能够精确定位,比如,农场的化肥径流,或者化学公司的非法废物倾倒。

这可能需要一段时间,但Envirobot已经开了个好头。