Otonom bir sistemle bitkilerin yön büyümesini yönlendirmek daha önce bildirilmemiş yeni ve özgün bir kavramdır. Buradaki anahtar, neyin mümkün olduğunu bulmak. Tekniğimiz, bitkileri algılayıcılarıyla tespit etmek ve uyaranları buna göre değiştirmek için robotik düğümler kullanarak bitkileri istenilen şekil ve formlara dönüştüren ilk otomatik yöntemdir.
Bu yöntem ve burada kullanılan robotlar geri bildirimler biyohibrid sistemin gelişimini belirlemek dinamik büyüyen yapılar ile istihdam edilebilir. Bitkilerin sağlığını korumak ve kavşak noktalarında ki varlıklarını tespit etmek zordur. Harici ışık kaynaklarının bir başarısızlık durumunda fototropik yanıtları tetiklemediğinden emin olun.
Görsel gösteri, kullanıcı tarafından tanımlanan büyüme modellerini geliştirmek için uzun süreler boyunca bitkiler ve robotlar arasındaki işbirliğini göstermek için gereklidir. Araştırma grubumuzda yüksek lisans öğrencisi olan Julian Ptezold deney prosedürünü gösterecek. Bir deneye başlamadan önce, büyüyen ipuçları ultraviyole A ve mavi ışık doğru güçlü bir pozitif fototropizm görüntülemek için bilinen bir bitki türü seçin.
Fazolus vulgaris'i veya ortak fasulyeleri seçtik çünkü hızlı büyüyorlar ve mavi ışığa doğru güçlü bir yönlü büyüme gösteriyorlar. Tek bir tahta kablosuz yerel alan ağ etkin bilgisayar etrafında her robot oluşturun ve özel bir baskılı devre kartı ile sensörler ve aktüatörler için bilgisayar arayüzü. Yaklaşan tesisler için test edilen yön başına mavi ışık gereksinimlerini karşılamak için yeterli ışık yayan diyotlar da dahil olmak üzere, yön başına bir kızılötesi yakınlık sensörü ekleyin.
Robotlar arasında yerel ipuçları sağlayan donanım ı ekleyin ve ışık yayılım durumlarını izlemek için komşu robotun her yönü için bir fotodirenç ekleyin. Seçilen mavi diyotlar ve alüminyum ısı lavabolar, her robot kasa ve fanlar delikleri bir arada kullanarak kullanılan robot muhafaza koşulları gereği ısı dağıtmak için donanım ekleyin. Robot bileşen yönlerinin eşit şekilde servis edilebilen bir şekilde onayladığı doğruladıktan sonra, mavi diyotlar, bitkilerin yaklaşabileceği ve robot kasasındaki her diyota yön verebileceği her yöne eşdeğer bir ışık yoğunluğu dağıtmak için mavi diyotlar yerleştirin ve lens açısının orta ekseninin sunduğu mekanik desteğin her ekseninin 60 derece içinde olduğunu belirtin.
Kızılötesi yakınlık sensörlerini, robot ile her sensörün görüş açısının destek eksenine paralel olacak şekilde yönlendiren mekanik destek arasındaki bağlantı noktasının bir santimetre içinde, yaklaşan büyüme yönleri için eşdeğer olarak yerleştirin. Ardından, 125 santimetreye 180 santimetrelik şeffaf akrilik levhayı, kurulumu dik konumda tutabilen 125 santimetre genişliğindeki bir standa yapıştırın. Robotları, robotları usulüne uygun olarak konumlandıran ve bitkilerin olası ortalama büyüme yörüngelerini kısıtlamak için tesislerin tırmanma iskeleleri olarak hizmet veren modüler mekanik destekler kümesine entegre edin.
Her robotta, bir tesisin bir robota yaklaşabileceği veya ayrılabileceği her yön için bir bağlantı noktası da dahil olmak üzere belirli mekanik destekleri sabitlemek için bağlantı noktaları ekleyin. Tencereleri, daha önce yerleştirilen desteklerin uçlarını robot kasalarında soketlere yerleştiren akrilik levhaya iki robot yapıştırın ve standında uygun toprakla yerleştirin. Daha sonra kalan robotları yapıştırmak için deseni tekrarlayın ve her robot sırası nın bir önceki satırdan 35 santimetre yukarıda olması ve her robotun iki satır altındaki robot veya Y ekleminin hemen üzerinde yatay olarak konumlandırılmış olması gibi çapraz kumlu desene destek ver.
Mekanik destekler, destek başına en az 30 santimetre lik tek tip destek uzunluklarına sahip, 45 derece eğimli veya dik eğimli, düzgün diyagonal olan düzenli olarak kumlu bir desen halinde düzenlenmelidir. Tercih edilen maruz kalan uzunluk, istatistiksel olarak aşırı bitki ayrıştırma durumları için bazı tamponlara izin vermek için en az 40 santimetre olmalıdır. Robot yazılımında, robotun mavi ışık yaydığı bir uyarıcı durumu ve robotun ya Hiç ışık yaydığı ya da kırmızı ışık yaydığı hareketsiz bir durum kurun.
Deneysel kurulumu kontrollü çevre koşullarına yerleştirin ve robotların dışında ışık yayan diyot büyüme lambaları kullanarak ve deneysel kurulumla karşı karşıya kyaparak bitki fotosentezini koruyun. Çimlendikten sonra, her bitkinin deneysel kurulumun temelinde kendi potunu sağlayın ve gerektiğinde ısıtıcılar, klimalar, nemlendiriciler ve nemlendiriciler kullanarak seçilen türler için hava sıcaklığı nı ve nem seviyelerini düzenleyin ve bu seviyeleri sıcaklık basıncı nem sensörü kullanarak izleyin. Daha sonraki birden fazla uyaran koşulları nın varlığında bitki büyümesini test etmek için, robotlara yetiştirilecek örüntünün küresel bir haritasını sağlayın ve deneylerin zaman aşımına uğradıktan sonraki videolarını, tam deney kurulumunu kapsayan en az bir kamera görünümüyle iki veya daha fazla noktada konumlandırılmış kameralar kullanarak sürekli olarak yakalayın.
Yakalanan görüntülerin, genellikle sadece birkaç milimetre genişliğinde olan bitki yetiştirme uçlarının hareketlerini yeterince yakalayacak kadar yüksek çözünürlükte olduğundan emin olun. Daha sonra uygun bir deneysel büyüme dönemi boyunca mekanik destekler boyunca bitki eki olayları ve büyüme deseni gözlemleyin. Mavi ışıktan yoksun koşullarda pozitif fototropizm tetiklenmez ve bitkiler gravitropizmi takip ederken tarafsız bir yukarı doğru büyüme sergilerler.
Bitkiler de tipik sünnet görüntülenir. Bu koşullar altında beklendiği gibi, bitkiler uykudaki robotlara giden mekanik desteği bulamıyor lar ve artık kendi ağırlıklarını destekleyemediklerinde çöküyorlar. Deney en az iki bitki çöktüğünde durdurulmalıdır.
Bu temsili tek kararlı deneyde, uyarıcı robotlar bitkileri doğru desteğe doğru başarıyla yönlendirdiler. Bu temsili çoklu karar deneyinde, bitkiler önceden tanımlanmış zikzak deseni tamamen büyüyene kadar bitki büyümesini algılamak ve uyarmak için uykuda ve uyarıcı robotlar kullanarak önceden tanımlanmış bir zikzak deseni haline geldi. Biyohibrid sistemin bu tür incelenmesi, yaşayan adaptif yapılar geliştirmek ve yapı bileşenleri büyümek için mimarlık, biyoloji ve mühendislik yeni gelişen teknikler doğru yol açıyor.
