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这种模块化的3D打印“电子项圈”能否降低牲畜监测成本?

业内人士和分析人士对中国的经济增长做出了预测3 d打印技术趋势要注意。在我们的系列中了解更多,专注于3D打印的未来。

研究人员萨拉戈萨大学加州大学圣地亚哥分校和数据咨询公司GeoSpatium实验室已经开发出一种经济实惠的新“电子领”,可以大大降低跟踪牲畜的成本。

使用3D打印,工程师已设法创建一组互连模块,该模块容纳接收遥测所需的天线电子设备,并将其附加到可穿戴监控频段。与传统衣领相比,球队的设计已被证明是较轻的三倍,一半的厚,生产的更便宜,以及可定制各种动物的需求。

研究人员在论文中解释说:“我们设计了一种模块化项圈,它可以将电子元件分配到几个隔间中,连接起来,并由无线充电的电池供电。”“它的制造是基于3D打印的,这有助于适应的即时性和经济负担能力。”

“由于以动物为中心的设计过程,该设备极大地改善了目前为饲养动物提供的遥测设备。”

这张示意图描绘了研究人员的遥测项圈的主要组成部分。
示意图描绘了研究人员遥测领的主要要素。图片来自Marta Siguín, Teresa Blanco, Federico Rossano和Roberto Casas。

现场现实动物跟踪

经过几十年的农业产业化,许多农民现在转向遥测采集技术,目的是精确跟踪他们的动物的日常活动。虽然这始于20世纪60年代相对初级的无线电遥测设备,但动物饲养者也逐渐开始采用现代GPS系统,因为它们增强了数据捕获能力。

特别是,将加速度计、压力传感器和摄像头等移动技术集成到这些GPS项圈中,在追踪大型哺乳动物的迁徙、觅食行为和栖息地选择方面显示出了巨大的潜力。

然而,据这组科学家说,许多此类监测设备的重量分布不均、制造成本以及设计不灵活,使得它们难以应用于畜牧业。为了克服这些缺点,研究小组表示,他们已经提出了一种可定制的新的3D打印替代品,这可能会导致“进化、行为和兽医研究”的进步。

戴商业追踪项圈的各种农场动物。
研究人员批评商业领的设计缺乏灵活性。图片来自Marta Siguín, Teresa Blanco, Federico Rossano和Roberto Casas。

引入模块化“e-collar”

绰号“电子领”,工程师的农场动物跟踪装置由一系列电子包装隔间组成,由可充电电池供电并连接到皮带上。这些3D印刷模块中的每一个都具有ABS盖子和主体,其中后者内部设计,具有曲率程度,可以定制以适应给定动物颈部的圆周。

时的类型电子位于20 x 30 mm模块,团队决定,两个不同的规范需要项圈:一个用于小牲畜的强烈的跟踪,一个更大的哺乳动物,但都需要相同的单片机,传感器,GNSS模块和电池的功能。

将这些设计付诸实践,研究人员最终建立了由七个模块组成的两个单独的原型,每个电池中的四个。有趣的是,两者都有所选的“下车”安全系统,设计用于打破衣领的动物应该被捕获,以及不同的锁定机构,使用单个销磁系统,另一个是双固定的。

为了评估他们的设备的功效,研究小组选择将他们展示给兽医专家小组,他们发现他们的设计使其设计均匀分布在带子上的重量,使它们舒适地佩戴动物,以及双层-pin版本可以更有效地防止衣领自身折叠。

与此同时,工程师们自己也得出结论,他们的“设计过程以(动物)用户为中心”,以一种方式允许最终设备“在不影响载体行为的情况下收集准确可靠的数据”。该团队表示,在未来,他们的电子项圈背后的方法可以为农业创新提供kickstarter平台,尤其是考虑到它提高了支付能力。

“这项研究的结果引起了动物遥测技术的设计者和制造商以及动物和农场领域的技术人员和专业人士的兴趣,因为他们通过设备本身的设计以及实现这一成果所使用的方法学方法为动物监测知识做出了贡献。”该团队在论文中总结道。

3D打印的盖子和衣领模块的基础元素。
3D打印的平面(a)和曲面(b)衣领模块原型。图片来自Marta Siguín, Teresa Blanco, Federico Rossano和Roberto Casas。

3D打印在农业领域

3D打印可能不是最引人注目的应用,但近年来,3D打印实际上已经被世界各地的农场工人使用,以克服各种不同的农业和种植相关的障碍。早在2019年,诺福克农民Jonny Leech就使用3D打印技术建造了一个玉米种子计量系统这有效地改善了他作物表现的一致性,尤其是玉米产量。

最近,工程公司Scheurer瑞士GmbH是一家曾在苏黎世联邦理工学院帮助发展他们的“Rowesys”机器人除草系统.这款紧凑的除草机器人采用了几种碳增强的性能增强组件,是为了在农业生产中替代使用除草剂而设计的环保机器人。

在英国的Loughborough大学同时,研究人员已经提出了一种转向聚合物废物的方式低成本的农业工具.Developed as part of their ‘Circular Plastics Project,’ the team’s set of contraptions, ranging from a fruit picker to a fish farming system, are built for deployment in developing countries, where they could help boost local economies and reduce their build-up of refuse.

研究人员的研究结果在他们题为“用于动物遥测的模块化e项圈:以动物为中心的设计方案,由Marta Siguín、Teresa Blanco、Federico Rossano和Roberto Casas合著。

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特色图像显示了研究人员遥测领的原理图。图片来自Marta Siguín, Teresa Blanco, Federico Rossano和Roberto Casas。

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