交互式機器人是一個相對較新的研究領域，但在短時間內，它已經能夠從只執行預先編程的重復任務發展到了更復雜的活動，包括與生物的互動。例如，生物相容性和仿生機器人正越來越多地被用于研究動物和植物。

Animal-in-the-loop機器人系統在研究集體行為方面尤其有效，而傳統方法在其他方面具有挑戰性。這些系統不僅為動物行為和保護研究提供了新的見解，還推動了機器人工程的創新。瑞士洛桑理工學院（EPFL）和奧地利格拉茨大學最近的一項合作證明了animal-in-the-loop系統的有效性，他們開發了一個偽裝成蜂窩板的機器人系統，并將其集成到蜂群中。

利用機器人系統，研究人員在2020年和2021年冬季對三個歐洲蜜蜂群落進行了非侵入性研究。研究人員能夠研究蜂群中的集體體溫調節行為，通過調節溫度影響蜜蜂在蜂巢內的運動，并注意到新的運動模式。該小組于3月在《科學機器人》雜志上發表了他們的研究結果。

EPFL的博士生、該研究的作者之一Rafael Barmak說：“基本上，我們的設備是一個奇怪的機器人系統，不僅具有生物相容性，而且它有一堆傳感器、電子設備和熱致動器，可以與蜂群相互作用。” 蜜蜂是有很強的領地保護意識的，它們會破壞或隱藏蜂巢中的任何異物。因此，在設計他們的系統時，工程師們不僅要考慮到所需的機器人功能，還要考慮到蜜蜂的社會行為。

Barmak說，使用機器人研究動物意味著乏味、重復的任務可以自動化，比如測量局部溫度，這對健康的蜂巢和蜜蜂的生命周期非常重要。“在蜂群內測量溫度并不簡單……這種設備的益處在于，一旦它很好地集成在蜂群中，蜜蜂就會包圍（嵌入其中的）傳感器。” 否則，養蜂人和科學家大多不得不依賴外部溫度數據，這并不總是準確的。

格拉茨大學的EPFL團隊花了幾次迭代才完成設計。最后的機器人設備看起來像一個養蜂架，頂部有一個電子面板。Barmak說：“在最中間，有一塊印刷電路板（printed circuit board，PCB），我們在那里有熱致動器、傳感器和所有支持的電子設備來實現這一切。我們有一個微控制器，它是一個協調所有（工作）的處理器。” 蜜蜂們沒有采用第一個設計，只采用了涂有樹脂和蠟的PCB。之后，研究人員決定添加一個建筑模板框架，在嘗試了幾種不同的材料后，最終選擇了使用1毫米厚的激光切割網格。

該系統的傳感器陣列甚至能夠探測到即將發生的熱坍塌情況。當溫度降到比較危險的低水平時（歐洲蜜蜂的溫度低于10oC，此時蜜蜂無法拍打翅膀產生熱量），就會發生這種情況。Barmak說：“我們看到蜜蜂已經停止移動，然后我們查看了溫度數據……意識到它們有麻煩了。”研究人員決定使用熱致動器來提高溫度，從而拯救了蜜蜂。迄今為止，熱致動器被用于研究蜂群中的集體行為。

Barmak和他的團隊還使用熱刺激來移動蜂群內的蜜蜂，這是以前在冬季蜂群中從未嘗試過的。他們注意到蜜蜂非常精確地遵循熱刺激的條件，并觀察到以前未知的行為模式，這可能有助于開發其他養蜂技術。他們現在正在準備機器人系統來研究夏季蜂群，這將有點困難，因為那時蜜蜂要活躍得多。

Barmak說，這個機器人系統最重要的一點是，它使科學家能夠以新的方式研究這些動物，并擴展現有的知識。他說，除了科學好奇心之外，它還展示了使用交互式機器人系統觀察動物群落的可能性，然后利用這些數據為該領域創建新的電子農業設備、傳感器等。

百機：黃飛

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