机器人传感和刺激为引导植物生长提供

用自主系统指导植物的定向生长是一种新颖而新颖的原创概念，以前没有报道过。对我们来说，关键是找出什么是可行的。我们的技术是第一个自动化的方法，将植物种植成所需的形状和形式，使用机器人节点来检测植物的传感器，并相应地切换刺激。

这种方法和这里使用的机器人可以用于动态生长的结构，其中反馈决定生物混合系统的发展。维护植物的健康并在交叉点检测它们的存在是具有挑战性的。确保外部光源未触发处于故障状态的光照响应。

视觉演示对于显示工厂和机器人在较长时间段内的协作以发展用户定义的增长模式是必要的。朱利安·普勒索尔德，我们研究小组的研究生，将演示实验程序。在开始实验之前，选择已知在生长尖端显示强烈的正光对紫外 A 和蓝光的植物物种。

我们选择了相向俗豆或普通豆类，因为它们生长迅速，并且向蓝光方向增长强劲。围绕一台支持无线网络的单板无线局域网计算机组成每个机器人，通过自定义印刷电路板将计算机与传感器和执行器进行接口。包括每个方向测试的一个红外接近传感器，包括足够的发光二极管，以提供每个方向的蓝光要求，用于接近植物。

包括支持机器人之间局部提示的硬件，并包括相邻机器人每个方向的光电阻器，以监控其光发射状态。包括硬件，可根据所选蓝色二极管和使用的机器人外壳条件的要求散热，使用铝制散热器、每个机器人外壳外壳和风扇中的通风口组合。在确认机器人组件方向均匀维修后，将蓝色二极管定位到每个方向上分配等效的光强，使植物可能接近的每个方向，并定向机器人情况下的每个二极管，使其透镜角度的中轴位于其所服务的机械支撑的每个轴的 60 度以内。

将红外接近传感器等同地定位在机器人与正在维修的机械支撑装置之间的连接点一厘米内，以便其视角与支撑轴平行。接下来，将一块 125 到 180 厘米的透明丙烯酸片贴在 125 厘米宽的支架上，该支架能够将设置固定在直立位置。将机器人集成到一组模块化机械支架中，这种支撑装置可将机器人双位放置到位，并充当植物的攀爬脚手架，以限制植物的平均生长轨迹。

在每个机器人上，包括固定特定机械支架的附件点，包括工厂接近或离开机器人的每个方向的一个连接点。将具有适当土壤的锅放在支架上，与丙烯酸板对，并将两个机器人贴在丙烯酸板上，将先前放置的支架的末端插入机器人箱中的插座中。然后重复该模式，将剩余的机器人粘贴到对角碎的图案中，使每一排机器人都比上一行高出 35 厘米，并且每个机器人水平位于机器人正上方的或 Y 接头的正上方，即两行下方。

机械支架应按定期磨碎的图案排列，该图案均匀对角，倾斜角度为 45 度，或更陡峭，每个支撑的均匀支撑长度至少为 30 厘米。首选的暴露长度应至少为 40 厘米，以便为植物分离的统计学极端情况留出一些缓冲器。在机器人软件中，建立一种刺激状态，在此期间，机器人发出蓝光，处于休眠状态，在此期间，机器人不发出光或发出红灯。

将实验装置放在受控环境条件下，使用机器人外部的发光二极管生长灯维护植物光合作用，并面向实验装置。发芽后，在实验设置的基座上为各植物提供自己的锅，并酌情使用加热器、空调、加湿器和除湿器对所选物种的空气温度和湿度水平进行调节，并使用温度压力湿度传感器监测这些水平。要测试植物在存在多个后续刺激条件下的生长，请向机器人提供要生长的模式的全球地图，并使用位于两个或两个多个有利位置的摄像机持续捕获实验的延时视频，并至少显示一个摄像机视图，包括完整的实验设置。

确保捕获的图像具有足够高的分辨率，以充分捕获植物生长尖端的运动，这些尖端通常只有几毫米的宽度。然后在适当的实验生长期观察机械支架沿线的植物附件事件和生长模式。在缺乏蓝光的条件下，不会触发正面光斯特罗皮，植物在跟随重力时表现出不偏不倚的向上生长。

植物也显示典型的环。正如预期的那样，在这些条件下，这些植物无法找到导致休眠机器人的机械支撑，当它们无法支撑自己的重量时，它们就会崩溃。当至少两个植物倒塌时，应该停止实验。

在这个具有代表性的单决策实验中，刺激机器人成功地引导植物走向正确的支持。在这个具有代表性的多重决策实验中，植物生长成预定义的锯齿形模式，使用休眠和刺激机器人分别感知和刺激植物生长，直到预定义的锯齿形模式完全生长。研究这种生物混合系统为建筑、生物学和工程学等新兴技术的发展铺平了道路，以开发活的自适应结构并发展建筑组件。