科學家使用3D打印的電子蛋窺探禿鷲巢
禿鷲堪稱大自然的垃圾收集器，它們嗜食動物腐尸的行為客觀上幫助凈化了自然環境，避免了疫病的傳播（禿鷲對此免疫）。然而，近年來禿鷲的數量有所下降，特別是在南亞地區，由于一種用于治療牛類的藥物產生的毒性，有些種類的禿鷲幾乎瀕臨滅絕。為了保護禿鷲數量，人們就需要更多地了解他們的繁殖行為。
大概一年前，國際猛禽中心（ICBP）找到了Microduino，這是一家專門開發兼容Arduino的微控制器和模塊的公司，希望后者能夠幫助打造一個電子的禿鷲蛋來幫助監測兀鷲巢。他們希望在這個蛋里裝上各種傳感器來測量禿鷲巢內部的溫度和溫度梯度，以及氣壓、濕度、二氧化碳濃度、光照強度和蛋的旋轉和運動等。這些數據隨后會通過中繼節點，上傳到并上傳到云計算平臺。為此，Microduino決定將該系統分為三個部分︰數據采集終端，會收集和存儲數據，并執行一些初始的處理（即該電子蛋）；數據中繼終端，以無線方式接收和轉發處理過的數據；以及一個在云平臺的數據庫，供研究人員訪問。
Microduino團隊一開始的計劃很簡單，就是將所有必要的模塊和傳感器塞到一個3D打印的蛋里，就萬事大吉。但是，ICBP又提出了一個相當高的要求：為了避免打擾到正在孵卵的禿鷲，這個3D打印的電子蛋需要獨立運行70天！于是，制作團隊不得不對以前的設計進行了修改：為了盡量降低該電子蛋的能耗，其數據處理和存儲功能被轉移到了中繼端。
設計完成之后，Microduino團隊開始著手打造這枚電子蛋。首先為了能夠固定各種電子部件，他們使用激光切割木材在電子蛋的內部做了一個框架，然后再安裝了一個Microduino Core（該公司制造的一種處理芯片）、一個低能量藍牙（BLE）模塊和多傳感器的10自由度（DOF）模塊，該模塊里包括了一個三軸陀螺儀、一個三軸加速度計、一個磁場強度感應器和一個壓力計，除此之外，電子蛋內還布置了14個DS18B20溫度傳感器，一個SHT21濕度傳感器。這些溫度傳感器分布在蛋殼的內表面。所有這些部件都通過I2C連接與中央處理芯片通信。另外蛋殼里面還裝了一個1,800毫安鋰離子電池提供電源。
最后，制作團隊使用選擇性激光燒結（SLS）3D打印機打印出了電子蛋外殼，使用的材料是PA2200。據中國3D打印網了解，這種材料能夠展現出那種類似禿鷲蛋殼的質感。在完成了電子單的制造時候，下一步就是制作由數據中繼終端，這一次制作團隊使用的是具有Wi-Fi功能的樹莓派和Microduino Core +（它的計算能力比電子蛋里面的那個更加強大），除此之外他們還在上面安裝了藍牙模塊、實時時鐘（RTC）模塊和一個氣象站模塊。
據悉，該中繼終端的放置位置與電子蛋距離很短，并且有多重功能。首先，它通過藍牙接收來自電子蛋的所有數據；其次，它可以收集自己所在位置的光照、溫度、濕度和氣壓情況；第三，該終端會將上述所有的數據都保存在樹莓派里，當其與Internet連接后，再將數據上載到云服務器。在以上述方式制造出多個電子蛋和數據中繼之后，制作團隊創建了自己的云服務器以實時監控項目數據。每個電子蛋都有一個獨特的id。使用數據中繼上傳的信息，研究人員就能夠構建出每個電子蛋表面溫度梯度的三維模型，以及實時顯示其他相關數據。根據計劃，ICBP將會在本月將這些電子蛋部署下去。
（編譯自IEEE Spectrum）
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