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智能机器人取代气象仪器

作者: admin 时间:2016-12-05 来源:未知
摘要:据“机器人中心”科技网站报道,随着智能机器人的发展,环境监测进入热门智能应用的队伍。虽然最初机器人的监测范围仅限于家庭房屋内部,但如今却可以上天遁地,无所不“测”。...

  据“机器人中心”科技网站报道,随着智能机器人的发展,环境监测进入热门智能应用的队伍。虽然最初机器人的监测范围仅限于家庭房屋内部,但如今却可以上天遁地,无所不“测”。

  为测量土壤中一氧化二氮含量的变化,挪威大学生命科学学院的科学家们制作出一款名为“磁通”的田野机器人。它的外表纯白,高度超过两米,底盘上装有三个轮子,在田野中行动时不会轻易陷入泥土。机器人上部为杠杆设计,横在两个支架上方的为机器大臂。大臂的顶部装有移动天线和信号发射器等装备,而大臂两端则装有两个对称的采样器。

  夜间活动时,采样器能够向下发出灯光,照亮采样地表。机器人底盘中间的上方是进行化学分析的主机。分析结果出来后,会直接通过通信装置上传到电脑云端,达到及时更新数据,并同步最新分析结果的目的。

  与一氧化二氮相比,大众媒体让人们更熟悉二氧化碳对气候变化的影响,然而一氧化二氮使全球变暖的效力,比二氧化碳高出约300倍。在土壤板结或大雨连绵的情况下,土壤无法很好地暴露在空气中,此时其中的细菌等微生物就会使用氮氧化物取代氧化物进行呼吸,从而产生一氧化二氮。

  拉斯·巴肯是挪威大学的微生物生态学家,他表示,为了测量出一片试验田中一氧化二氮的排放量,必须要在这块地上进行反复不断的测量。相比人工取样,田野机器人大大提高了这项测量工作的效率。一块土地原本需要27个小时的人工测量,“磁通”机器人只需一小时就能全部完成。

  仪器与飞行器的结合,有助于了解气候变化和解决气象问题

  除了基于地面检测的机器人之外,云端之上的机器人气象监测也已成真。历史上在19世纪末期就已经出现具有良好伸张率的气象橡胶气球。等到20世纪大气科学爆发性发展时,气象飞机和无线电探空仪都已是垂直探测大气的成熟工具。

  在此基础之上,如今各国科学家们为监测大气气溶胶颗粒物的状况,使用最新的飞行器搭载远程传感器,用来检测云层何时会形成降水。这与使用能见度仪来测气溶胶不同,后者外形如旗杆一样,是只能被固定安装在地面监测站内的气象仪器。飞行器却可以自由在云层中穿梭往返,直到获得各个气象层的全部数据为止。

  在欧洲,“大气遥感初步培训”简称ITaRS,就是一项旨在使用智能飞行器进行气象探测的项目。该项目由欧盟的“玛丽-居里行动组”创建,为德国科隆大学所主导,曾得到欧盟第七框架计划EP7的技术与资金支持。EP7的时间跨度为2007至2013年,是欧盟投资最多的全球性科技开发计划,也是世界上最大的重大科技合作计划,总预算超过505亿欧元。

  在ITaRS项目中,诸如辐射线测定和激光雷达的相关仪器,在监测大气成分和研究气象动力学方面有着巨大的应用潜力。这类仪器与飞行器的结合,有助于了解气候变化和解决气象问题。而这些问题都是数值天气预报和大气污染领域的重要课题,甚至从更深层次来说,与军事气象都有着密切联系。

  气象研究正在逐步与机器人的智能系统相融合

  地面的机器人的高效监测为研究者提供最新数据,而空中检测技术精确度的提升又拓展了研究空间。风暴是如何形成的?需要怎样的条件?不同维度和地域上空的云层,需要怎样的湿度、压力和凝结核才可以形成降雨?这些研究都在逐步与机器人的智能系统相融合。

  玛丽亚·巴雷拉是ITaRS项目组的专家之一,她认为,现有大气层模型中的一个主要不确定性在于,大气层中云层和气溶胶胶质的相互作用方式。现有知识不足以回答云层形成的细节问题。而ITaRS项目发明的飞行器技术不仅能够增强科学家对大气层运动的理解,还能帮助减少气象预测模型中的不确定性,从而更好地理解气候变化。研究者在得到大气状态的实时反馈后,通过模型计算就可以得到更精准的预测结果。

  当然,专业化发展并不是环境监测机器人发展的唯一方向,可随身携带的天气监测设备也受到不少消费者的欢迎。比如美国“湿度实验室”研究团队推出的一款名为“天气点”的手机配件,外形看上去像一把造型奇特的钥匙,但却能帮助用户通过手机应用App及时了解所在地的环境状况。

  可以说,依托机器人硬件,智能系统的发展拉近了气象环境与科学研究之间的距离,也拉近了环境问题与日常生活的距离。在人们通过各种端口获得气象环境数据,了解环境变化的同时,环境保护的重要性也将更加深入人心。

  本文由伟思仪器收集整理,仅供学习参考!

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