توجيه النمو الاتجاهي للنباتات مع نظام مستقل هو مفهوم جديد وأصلي لم يتم الإبلاغ عنه من قبل. المفتاح هنا هو معرفة ما هو ممكن في الواقع. أسلوبنا هو أول طريقة آلية لزراعة النباتات إلى الأشكال والأشكال المطلوبة باستخدام العقد الروبوتية للكشف عن النباتات مع أجهزة الاستشعار الخاصة بهم وللتبديل المحفزات وفقا لذلك.
يمكن استخدام هذه الطريقة والروبوتات المستخدمة هنا مع هياكل تنمو بشكل حيوي حيث تحدد التغذية المرتدة تطور نظام البيوبري. إن الحفاظ على صحة النباتات والكشف عن وجودها عند نقاط التقاطع أمر صعب. تأكد من أن مصادر الضوء الخارجية لا تؤدي إلى استجابات phototropic في حالة فشل.
العرض المرئي ضروري لإظهار التعاون بين النباتات والروبوتات على مدى فترات زمنية ممتدة لتنمية أنماط النمو المحددة من قبل المستخدم. جوليان Ptezold، طالب غراد في مجموعتنا البحثية، وسوف تظهر إجراء التجربة. قبل البدء في تجربة، حدد نوع النبات المعروف لعرض الضوء الضوئي إيجابية قوية نحو الأشعة فوق البنفسجية A والضوء الأزرق في النصائح المتنامية.
اخترنا Phaseolus vulgaris أو الفاصوليا الشائعة لأنها تنمو بسرعة وتظهر نموًا قويًا نحو الضوء الأزرق. يؤلف كل روبوت حول لوحة واحدة لاسلكية محلية تمكين الشبكة كمبيوتر واجهة الكمبيوتر إلى أجهزة الاستشعار والمحركات عن طريق لوحة الدوائر المطبوعة المخصصة. وتشمل واحدة الأشعة تحت الحمراء الاستشعار القرب في اتجاه يجري اختبارها للاقتراب من النباتات بما في ذلك ما يكفي من الثنائيات الباعث للضوء لتقديم متطلبات الضوء الأزرق في الاتجاه الذي يجري اختباره للنباتات تقترب.
وتشمل الأجهزة التي تمكن الإشارات المحلية بين الروبوتات وتشمل راصد ضوئي لكل اتجاه من الروبوت المجاور لمراقبة حالة انبعاث الضوء. وتشمل الأجهزة لتبديد الحرارة على النحو الذي تقتضيه الظروف من الثنائيات الزرقاء المختارة والضميمة الروبوت المستخدمة باستخدام مزيج من المصارف الحرارية الألومنيوم، فتحات في حاوية كل الروبوت القضية والمراوح. بعد التأكد من أن اتجاهات مكون الروبوت يتم خدمتها بشكل موحد ، ضع الثنائيات الزرقاء لتوزيع كثافة ضوء مكافئة لكل من الاتجاهات التي قد تقترب منها النباتات وتوجه كل ثنائي في حالة الروبوت بحيث يكون محور وسط زاوية عدسةه ضمن 60 درجة من كل محور من محاور الدعم الميكانيكي الذي تقدمه.
ضع مستشعرات القرب بالأشعة تحت الحمراء بشكل مكافئ لاتجاهات النمو التي تقترب من كل منها في غضون سنتيمتر واحد من نقطة المرفق بين الروبوت والدعم الميكانيكي الذي يتم خدمته لتوجيه كل جهاز استشعار بحيث تكون زاوية العرض الخاصة به موازية لمحور الدعم. بعد ذلك، قم بلصق ورقة 125 في 180 سنتيمتر من الأكريليك الشفاف إلى حامل عرض 125 سنتيمترًا قادرًا على عقد الإعداد في وضع مستقيم. دمج الروبوتات في مجموعة من الدعامات الميكانيكية المعيارية التي تحمل الروبوتات بشكل مزدوج في وضعها وتعمل كسقالات متسلقة للنباتات لتقييد مسارات النمو المتوسطة المحتمل.
على كل روبوت، وتشمل نقاط المرفقات لإرساء الدعامات الميكانيكية محددة بما في ذلك نقطة مرفق واحد لكل اتجاه التي مصنع قد الاقتراب أو مغادرة الروبوت. ضع أواني مع التربة المناسبة على المنصة ضد ورقة الاكريليك ولصق روبوتين على ورقة الاكريليك إدراج نهايات الدعامات الموضوعة سابقا في مآخذ في حالات الروبوت. ثم كرر النمط لوضع الروبوتات المتبقية والدعم في نمط حصى قطريا بحيث كل صف من الروبوتات هو 35 سنتيمترا فوق الصف السابق ، وأن كل روبوت يتم وضعه أفقيا مباشرة فوق الروبوت أو Y المشتركة التي هي صفين تحت.
وينبغي ترتيب الدعامات الميكانيكية في نمط حصى بانتظام قطري بشكل موحد مع زاوية الميل في 45 درجة أو أكثر انحدارا مع أطوال دعم موحدة لا تقل عن 30 سنتيمترا لكل دعم. يجب أن يكون الطول المُعرَض المفضل 40 سنتيمتراً على الأقل للسماح ببعض العازلة للحالات القصوى إحصائياً من مفرزة النبات. في برنامج الروبوت ، قم بإنشاء حالة تحفيز ينبعث خلالها الروبوت الضوء الأزرق وحالة نائمة خلالها الروبوت إما ينبعث منه أي ضوء أو ينبعث منه ضوء أحمر.
ضع الإعداد التجريبي في ظل ظروف بيئية خاضعة للرقابة وحافظ على التمثيل الضوئي النباتي باستخدام مصابيح نمو الصمام الثنائي الباعث للضوء خارج الروبوتات وتواجه الإعداد التجريبي. بعد الإنبات، وتوفير كل وعاء النبات الخاصة بها في قاعدة الإعداد التجريبي وتنظيم درجة حرارة الهواء ومستويات الرطوبة حسب الاقتضاء للأنواع المختارة باستخدام سخانات، مكيفات الهواء، مرطبات، وs-humidifiers حسب الضرورة ورصد هذه المستويات باستخدام درجة حرارة استشعار الرطوبة الضغط. لاختبار نمو النبات في وجود العديد من الظروف التحفيزية اللاحقة ، وتوفير الروبوتات مع خريطة عالمية للنمط الذي سيتم زراعتها والتقاط مقاطع الفيديو الم مركزة زمنيا باستمرار للتجارب باستخدام كاميرات متمركزة في اثنين أو أكثر من وجهات النظر مع عرض كاميرا واحد على الأقل يشمل الإعداد التجريبي الكامل.
تأكد من أن الصور الملتقطة هي من دقة عالية بما فيه الكفاية لالتقاط بشكل كاف للحركات من النصائح نمو النبات والتي عادة ما تكون سوى بضعة ملليمترات في العرض. ثم مراقبة أحداث المرفق النباتي ونمط النمو على طول يدعم الميكانيكية على مدى فترة نمو تجريبية مناسبة. في ظل ظروف تفتقر إلى الضوء الأزرق، لا يتم تشغيل الضوئية الإيجابية والنباتات تظهر نمو تصاعدي غير متحيز لأنها تتبع gravitropism.
كما أظهرت النباتات عادة المحيطة. كما هو متوقع في ظل هذه الظروف، تفشل النباتات في العثور على الدعم الميكانيكي مما يؤدي إلى الروبوتات نائمة والانهيار عندما لم تعد قادرة على دعم وزنها. يجب إيقاف التجربة عندما ينهار مصنعان على الأقل.
في هذه التجربة التمثيلية ذات القرار الواحد، نجحت الروبوتات التحفيزية في توجيه النباتات نحو الدعم الصحيح. في هذه التجربة التمثيلية المتعددة القرارات ، نمت النباتات إلى نمط متعرج محدد مسبقًا باستخدام الروبوتات الخاملة والمحفزة لشعور وتحفيز نمو النبات على التوالي حتى تم زراعة نمط متعرج محدد مسبقًا بالكامل. دراسة هذا النوع من نظام الهبري الحيوية يمهد الطريق نحو التقنيات الناشئة من الهندسة المعمارية والبيولوجيا والهندسة لتطوير هياكل التكيفية الحية وتنمية مكونات البناء.
