调节气候、防水土流失……植树机器人荒漠种树,或将拯救濒危森林

机器邦 2023-09-13
2705 字丨阅读本文需 7 分钟

树木在生态系统中发挥着显著的关键作用——无论是在阳光明媚的日子里提供遮荫,作为鸟类家族的家园,还是循环空气中的二氧化碳。但由于人们的剥削性伐木行为森林正在减少,荒漠化进程加快的同时使草原和灌木丛变得更加干旱。

随着全球森林减少,通过种植新树来恢复这些地区的生物多样性是至关重要的第一步,但在这些干旱环境中种植树苗可能既费时又费力。因此,设计可以自动栽植树木的机器人变得迫在眉睫。

植树机器人24小时连续工作

近日,土耳其费拉特大学、阿德亚曼大学的研究人员出一个可以24小时连续工作的植树机器人原型,该机器人配备车轮和液压钻头,可以在荒漠等贫瘠环境中种植树苗。据相关专家介绍,这类植树机器人非常适合进行重复性高、时间长的植树工作,尤其对于本地劳动力短缺的地区更为合适。毕竟人类工人也需要吃饭睡觉,而植树机器人可以昼夜不停歇地工作。

当然,要让这些机器人独立操作还面临诸多挑战。考虑到可持续发展,在未来的设计迭代中,研究人员希望能够考虑到种植环境和种植类型的多样性。例如,机器人需要配备各种传感器才能拥有环境感知能力,根据不同地形采取合适的栽植策略,可以为机器人添加悬架以实现更好的全地形驾驶。

或者添加太阳能电池板以补充电力,并允许机器人在其他燃料来源可能不易获得的情况下运行,这样有助于确保机器人在种植时保持碳中和。其他还需注意的问题也包括如何与人类工人协同工作等等。

但专家对植树机器人的前景保持乐观。他认为通过持续改进,自动栽植机器人未来将大规模应用于恢复濒危森林,实现 “机器人种树造林,绿化地球共享”的美好愿景。

生态失衡,环境问题日益凸显

全球气候变化、森林砍伐、生态平衡失调等环境问题引发了人们对生态恢复的迫切需求,大规模森林植树可以帮助缓解这些问题,但传统的人工植树方式难以满足快速恢复的需求。在环境问题日益严重的背景下,人们开始探索创新的方法来解决这些问题,将无人机技术与植树机器人相结合,以实现高效、精确和大规模的森林植树,成为一种新的思维方式。

在过去的几年中,科研机构、技术公司以及环保组织开始开展针对无人机森林植树系统的研究和实验,通过不断的试验和改进,逐步验证了这种概念的可行性和潜力。随着对环境问题的认识不断加深,越来越多的投资和支持流向了环境保护技术领域,无人机森林植树系统得到了一些投资者和组织的支持,这有助于推动这种创新方法的发展和应用。

综上所述,无人机森林植树系统的起源是多个因素共同驱动的结果,包括科技进步、环境问题的紧迫性、创新思维以及实验和投资的推动,这种系统代表了人类在应对全球环境挑战方面的积极探索和努力。

无人机是系统的核心组件之一,它们可以是多旋翼或固定翼无人机,具有飞行能力和自主导航功能,无人机用于携带种子、植树机器人和传感器等,以完成植树和监测任务。植树机器人是一种配备有植树装置的机器人,它们可以自动将种子或幼苗放置到预定的植树地点,实现种子的精准播种和树木的自动移植。种子处理系统用于准备和处理种子,以提高其发芽率和成活率,这可能包括对种子进行保湿、酶处理、涂层等步骤,以增强其适应性。

无人机上的播种装置能够精确地将处理过的种子投放到预定的地点,这需要高度的精准性和稳定性,以确保种子可以在最适宜的位置发芽。系统可能搭载各种传感器,用于监测环境条件,例如土壤湿度、温度、光照等,这些传感器可以提供关于树木生长状态的实时数据,帮助进行调整和优化。收集到的数据需要进行处理和分析,以评估系统的效果和性能,数据分析可以揭示树木的生长趋势、成活率等重要信息,从而指导后续的植树计划。

GIS技术用于区域勘测、规划和定位,它可以帮助确定最佳的植树地点,优化路线规划,并在后续监测中提供空间信息。无人机和植树机器人需要能源供应以维持飞行和操作,这可能涉及电池、太阳能电池板等能源来源。

发展植树环保“新势力”意义重大

当前,在各种智能科技取得突破性进展,自动化需求迎来持续释放的情况下,机器人技术已经被广泛应用于生产和生活的多个领域之中,不仅取得了良好的“换人”收益,而且也推动了各行各业的快速升级。在此情况下,机器人完全能够进入到植树所需要治理的各个环节之中,成为生态保护和环境发展的“全新势力”。

扩大山林资源

植树造林的首先一个价值是扩大山林资源,利用树木的种植来增加木材资源,同时通过森林的繁育和维护来增长林间可利用资源。可见,其价值主要体现在两个方面,即建林和护林。而在这两个方面的实现上,机器人也完全能够做到。

在种植和扩大山林资源方面,眼下以日本、德国、美国、瑞典等为主的国家,已经研发出了一批森林作业机器人,它们具体涵盖了采运、种苗、整枝、嫁接、林内清理等多个植树育林环节,不仅大大提升了森林植育的速度,节省大量人力物力,而且还通过大数据精准化的作业模式,有效增强了树木存活率和成长速度。

同时,在保护山林资源方面,以森林防火机器人、监测机器人、灾害救援机器人等特种机器人组成的“保护纵队”,也能进一步加强对森林保护的人工干预程度,通过实时有效的监控预防和应对,最大化保障与优化林间资源利用。

防止水土流失

植树造林的第二个价值是防止水土流失,通过大量种植的树木根部紧固土地,减少雨水冲刷带走土中营养,并造成滑坡、荒漠化等自然灾害。针对这方面的保护作用,无人机能够发挥出巨大功效。无人机可能无法像植树造林一样切实治理水土流失,但它却能够利用自身优势监测、预防水土流失,并对后续灾害进行预警、模拟和保护,借此为植树造林提出良好的规划。

目前,无人机用于水土环境监测已经不在少数,利用遥感监测技术,无人机能够从高中精准获取防治区域图像,并借助大数据精确分析区域动态变化情况、水土保持状况,以及各项指标合格状况,不仅效率和精度有所保障,而且大大降低人工作业强度。同时,无人机还能够补足一些往常无法检测到的盲区,这对于水土监测的全面性和广泛性来说意义重大。

促进农业发展

植树造林的第三个价值是保护农田资源,促进农业发展。在这个方面,机器人可谓与植树造林殊途同归。为何这么说?因为虽然两者最终都是促进农业发展,但植树造林是通过减少自然灾害,优化农业环境来实现,而机器人则是靠技术提升农业发展水平来完成。

在如今的农业发展中,农业机器人以及成为了不可或缺的一种农业设备。从类型上来看,农业机器人涵盖了从播种、育苗、种植到收割、采摘、运输等的所有环节;从应用上来,农业机器人能够适应农、林、牧、渔等多种场景;从效果上来看,自动化的农业机器人也能有效缓解农业生产中的劳动力、成本等不同问题,同时促进农业智能化、现代化、精准化、信息化的优化升级。

调节气候环境

植树造林的最后一个价值是调节气候。一方面利用植物独有的呼吸特点来减少二氧化碳含量,增加空气氧气含量;另一方面吸附空气中的固体颗粒污染物,减少空气污染,净化气候环境。

机器人在该方面的应用可谓得心应手。当前,人们利用机器人来精准监测气候,借助无人机实施干冰降雨,并凭借智能机器人预测播报天气,这些都是机器人在气候环境领域的有效应用。借助机器人,人们对自身所处的气候环境有了更加精准的掌握,并对其中的问题和治理办法有了更加详尽的了解,让气候环境的监测、预防和治理变得更加简单、廉价和便捷。

文章来源: 智慧城市网,工博士,大声科普

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