Pracowity jak... robot

Tomasz Rożek


GN 14/2015 |

publikacja 02.04.2015 00:15

Na Politechnice Warszawskiej powstają roboty do zapylania kwiatów. Może kiedyś takie urządzenia będą ratowały ludzi przed głodem...


Dr Rafał Dalewski trzyma model robota do zapylania kwiatów Jakub Szymczuk /foto gość Dr Rafał Dalewski trzyma model robota do zapylania kwiatów

Zaczęło się w USA i Kanadzie, gdzie kilka lat temu hodowcy zauważyli, że masowo giną pszczoły. Wiosną 2007 roku ogromne straty zaczęli notować plantatorzy owoców, warzyw i roślin oleistych. Na terenach, na których pszczoły wyginęły całkowicie, trzy czwarte roślin pozostawało niezapylonych, a plony zmniejszyły się nawet o 40 proc. Gdy za oceanem niektórzy bankrutowali, problem dotarł do Europy Zachodniej. Później przyszła kolej na Europę Środkową i Azję, głównie Chiny. W Wielkiej Brytanii zaobserwowano, że giną nie tylko pszczoły, ale także gatunki z pszczołami spokrewnione, np. trzmiele. W Europie wymieraniem pszczół najbardziej dotknięte są Wielka Brytania właśnie i Bułgaria. U znalezionych martwych osobników nie wykryto żadnych chorób. Problem wszędzie wygląda tak samo. Pszczoły wylatują z ula i nie wracają. Co ciekawe, często ten masowy wylot ma miejsce w nocy. Pszczoły nie giną więc w czasie pracy, tylko jak gdyby czując zagrożenie i nie chcąc narażać królowej matki, opuszczają ul. 
Na początku myślano, że problemem jest jakiś wirus. Później stawiano na pierwotniaki. Pojawiła się teoria, że pszczoły giną z powodu globalnego ocieplenia. To jednak szybko okazało się raczej trikiem marketingowym, wykorzystywanym przez organizacje zielonych aktywistów. Pszczoły ginęły także na terenach, gdzie temperatura średnia przy gruncie nie ulegała zmianie. Tak szybko, jak się pojawiła, tak szybko umarła także koncepcja, że pszczoły giną z powodu upraw żywności modyfikowanej genetycznie. I ta, która mówi, że masowe wymieranie to wina fal elektromagnetycznych, a konkretnie rozwoju telefonii komórkowej. Teoria ciekawa, ale… trudna do udowodnienia. Nie ma żadnej korelacji pomiędzy największym wymieraniem pszczół a infrastrukturą komórkową. Jest jeszcze coś. Nie chodzi o samo wymieranie owadów, ale o sposób, w jaki do tego dochodzi. Pszczoły nie padały losowo, tylko grupowo. Nigdzie na świecie w ulach nie znajdowano martwych osobników. Tego zachowania nie da się wytłumaczyć wpływem fal. Szczególnie dokładnie sprawdzano teorię, że powodem wymierania jest zatrucie chemiczne owadów. Chodzi głównie o pestycydy, czyli środki ochrony roślin. Nie udało się jednak wykazać korelacji pomiędzy wymieraniem a pestycydami.


Ogromne straty


Nie ma wątpliwości, że pszczoły są najlepszymi zapylaczami kwiatów. 90 proc. zjadanej przez ludzi żywności powstaje dzięki zapylaniu roślin. Ogromną część z nich zapylają właśnie pszczoły. W samej Europie to aż 84 proc. roślin uprawnych.
Europejska Agencja Środowiska oszacowała, że praca pszczół i innych owadów zapylających kwiaty rocznie przynosi światowej gospodarce dochód w wysokości 190 mld dolarów. W USA dzisiaj jest o około 35 proc. mniej pszczelich rodzin, niż było jeszcze przed kilku laty. W Europie ten spadek wynosi 20 proc. Najgorzej jest jednak w Chinach. Na ogromnych obszarach rolniczych jest tak mało pszczół, że kwiaty zapylają specjalnymi pędzelkami ludzie. A skoro ludzie potrafią, to może zatrudnić do tej pracy roboty? Na pierwszy rzut oka pomysł brzmi idiotycznie. Przecież pszczół są miliardy! To prawda, dlatego nikt nie uważa, że pszczoły można całkowicie zastąpić robotami, ale może warto zastanowić się nad tym, czy da się je wspomóc? Na Politechnice Warszawskiej, a konkretnie na Wydziale Mechanicznym Energetyki i Lotnictwa, zespół pod kierunkiem doktora Rafała Dalewskiego pracuje nad budową robotów wspomagających zapylanie. Naukowcy nie ukrywają, że jedną z motywacji do zajęcia się tym tematem było masowe wymieranie owadów zapylających. Równie szybko dodają jednak, że ich roboty nigdy pszczół nie zastąpią. Roboty latające czy jeżdżące znajdą zastosowanie w hodowli roślin, szczególnie pod dachami szklarni. Tam wpływ zewnętrznych czynników, takich jak chociażby wiatr, jest zminimalizowany.

Sam robot nie jest poza tym jednostką autonomiczną, a jednym z elementów systemu – pozostałe to komputery czy czujniki, a także stacje dokujące (wymiany baterii), które nie mogą znajdować się w dużej odległości od miejsca pracy mechanicznych pszczół. 
Gdy pytam o wizję, w której tysiące małych robocików wylatuje rano na pole rzepaku, by wrócić po ciężkiej dniówce wieczorem, widzę na twarzy dr. Dalewskiego uśmiech. Jego roboty potrafią latać, potrafią odnajdywać kwiat konkretnego gatunku i potrafią go zapylać, ale pojemność ich baterii wystarcza na kilka minut pracy. Zresztą latające roboty to tylko jedno z rozwiązań, nad którymi się pracuje. W ramach programu, dofinansowanego w kwocie ponad miliona złotych przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju, inżynierowie rozwijają trzy warianty urządzeń. – Największym wyzwaniem jest urządzenie latające. Ta część projektu jest już bardzo zaawansowana. Drugi robot to urządzenie jeżdżące, trzeci – trawersujące, czyli maszyna współrzędnościowa. Każde z tych rozwiązań przeznaczone jest do innego rodzaju upraw. Roboty te wiele też łączy. Mają wspólną metodę pozycjonowania, czyli wyszukiwania obiektów w terenie – mówi dr Dalewski. O co chodzi?


Pszczoły z turbiną


Roboty latające, choć to najbardziej spektakularna część projektu, są w przypadku wielu upraw najmniej praktycznym rozwiązaniem. Sam lot – nawet małego urządzenia – zużywa spore ilości energii, a to oznacza, że wydajność takiego urządzenia jest mniejsza niż np. robotów jeżdżących na kołach. Te z kolei świetnie sprawdzają się w hodowlach, w których rośliny rosną w równych grządkach, ale trudno sobie wyobrazić, by zapylały np. krzewy czy drzewka. – Urządzenia, gdy wejdą do komercyjnej produkcji, będą dostosowane do konkretnych upraw. Rośliny różnią się od siebie budową bukietu i kształtem kwiatów; na przykład rzepak ma dużo małych kwiatków – mówi doktor Dalewski. Rzepak jest dobrym przykładem rośliny, z której zapylaniem latające roboty miałyby problem, ale już np. kwiaty drzew czy krzewów owocowych byłyby dla takiego urządzenia bardziej przyjazne. Robot jest wyposażony w turbinę, która przypomina niewielki wentylator. To dzięki niej urządzenie unosi się w powietrzu. Ponadto ma precyzyjny układ sterowania, źródło zasilania, czułą kamerę oraz zaawansowany system elektroniczny. I chyba najważniejsze – ma pędzelek, którym zapyla kwiaty. – Robot zbliża się do kwiatu i zbiera z niego pyłek. Następnie przemieszcza się do kolejnego kwiatu i tam ten pyłek przekazuje. Może także strącać pyłek z pręcika na słupek kwiatu. Przez cały ten czas robot jest zawieszony w powietrzu, nie osiada na roślinie – opisuje dr Dalewski.
Rozmawiamy w dużym laboratorium Zakładu Aerodynamiki Politechniki Warszawskiej. Miejsce, w którym testuje się robotyczne pszczoły, jest ograniczone siatką. – To na wypadek, gdyby wymknęły się spod kontroli – żartuje doktor Dalewski. Projekt jest na etapie testowania i optymalizacji urządzeń. Automatyczne pszczoły są dużo większe niż te naturalne. Nie mają skrzydeł, tylko małe śmigiełka drukowane na drukarkach trójwymiarowych. Choć mogę z bliska obejrzeć, a nawet potrzymać w dłoni urządzenie, które w najbliższej przyszłości będzie latało i zapylało kwiaty, nie możemy z detalami pokazać go w gazecie. Naukowiec prosi, by na razie nie upubliczniać jego detali konstrukcyjnych, bo proces patentowania nie został jeszcze zakończony. – Wyobraża pan sobie chwilę, w której takie roboty jak ten wylecą nie na pole rzepaku czy truskawek, tylko na ulice np. Warszawy, by podglądać, szpiegować czy podsłuchiwać? – pytam doktora Dalewskiego. – Nie muszę sobie takiej sytuacji wyobrażać. Takie urządzenia już są i nazywają się dronami. Nasze roboty – w przeciwieństwie do tych szpiegujących – potrafią rozpoznawać kwiaty i je zapylać. Tylko po to je budujemy – dodaje naukowiec.

Dostępna jest część treści. Chcesz więcej? Zaloguj się i rozpocznij subskrypcję.
Kup wydanie papierowe lub najnowsze e-wydanie.