Investigadores de la EPFL están desarrollando marcos robóticos para colmenas que ayudan a localizar las reservas de miel dentro de las colmenas a lo largo del tiempo, sin necesidad de cámaras.
por Escuela Politécnica Federal de Lausana
El objetivo es desarrollar nuevas herramientas de observación para estudiar el comportamiento de las abejas melíferas que se ajusten mejor a su forma natural de ocupar el espacio, en comparación con los métodos actuales.
Cyril Monette está fascinado por el comportamiento colectivo. Tras estudiar cómo insectos como las cucarachas toman decisiones colectivas, este estudiante de doctorado de tercer año en el Laboratorio de Mobots de la EPFL centra ahora su atención en un insecto muy útil y mucho menos repulsivo: la abeja. Y lo hace con la ayuda de la robótica.
Las abejas dentro de una colmena se agrupan naturalmente formando un volumen con forma de bola, en la intersección de los múltiples marcos del panal. Esta configuración esférica probablemente sea óptima para las abejas; sin embargo, las colmenas de observación desarrolladas por la comunidad científica solo estudian uno o dos marcos aislados a la vez, lo que obliga a las abejas a ocupar un disco plano.
«La colmena de observación aislada se construyó así para permitir la observación automatizada gracias a cámaras o la observación directa «, explica Monette, quien desea ofrecer una forma de estudiar el comportamiento de las abejas en relación con los depósitos de miel , pero en un entorno que respete sus instintos de agrupamiento en el espacio.
«A menos que proporcionemos un entorno que permita a las abejas comportarse de forma natural, las observaciones obtenidas solo pueden aproximarse a cómo se comportan las colonias intactas y fuertes».
Aprovechando las propiedades térmicas de la miel
Para prescindir por completo de las cámaras, investigadores de Mobots han desarrollado un marco de colmena robótico térmico donde las abejas pueden construir panales. El marco robótico consta de 64 sensores de temperatura que miden la temperatura en 10 regiones distintas que se pueden calentar por separado. Dado que las abejas construyen panales a ambos lados del marco, esto equivale a 20 áreas de panal por marco donde potencialmente pueden almacenar miel.
La idea es primero localizar dónde están las reservas de miel y evaluar la cantidad de miel presente en esas 10 regiones a lo largo del tiempo, y luego estudiar el comportamiento de las abejas en relación con eso.
Nos interesa estudiar la relación entre el movimiento de las abejas, sus ciclos de vida y la ubicación de la miel dentro de la colmena a lo largo del tiempo. Nuestro primer reto ha sido medir con precisión la cantidad de miel por región, en ausencia de abejas vivas, lo cual logramos gracias a las propiedades térmicas de la miel, explica Monette.
Debido a las propiedades térmicas particulares de la miel, esta se calienta y se enfría de forma diferente a un panal vacío. Al enviar un pulso de calor con incrementos de +1, +3 o +5 grados Celsius, los investigadores pueden caracterizar la reacción térmica de una región del panal llena de miel y, por lo tanto, deducir la cantidad de miel por región.
En concreto, el volumen de miel se modela según los tiempos de calentamiento y enfriamiento, combinados con una medida de la dinámica de calentamiento. Estos marcos robóticos pueden combinarse en una colmena para mapear la totalidad de las reservas de miel de una colonia.
Otros estudios ecológicos
«Al combinar la etología y la robótica, podemos realizar observaciones sin precedentes de abejas en condiciones casi totalmente naturales, revelando comportamientos nunca observados con esta precisión. Esto nos permite cuestionar y mejorar las hipótesis existentes sobre el comportamiento de las abejas melíferas y, al mismo tiempo, aprender técnicas que nos ayuden a protegerlas», afirma Francesco Mondada, director del Laboratorio Mobots.
Además, combinar estos elementos con nuestra experiencia en educación nos permite compartir estas observaciones con un público más amplio, despertando la curiosidad sobre estos comportamientos fascinantes y menos conocidos que muestran la complejidad de la vida de los insectos sociales.
Monette y sus colegas están realizando actualmente experimentos con su colmena de observación robótica para estudiar el comportamiento de las abejas, probando varias hipótesis in situ.
«Me intriga la etología de las abejas, como la forma en que la colmena expresa sus ritmos circadianos expandiéndose y contrayéndose a lo largo del día», explica Monette. «Con nuestra colmena robótica de observación, espero mapear los recursos de miel y la demografía de las colonias a lo largo del tiempo, observar cómo se mueve la colmena durante el invierno y proporcionar un marco para otros estudios ecológicos, como el estudio del impacto de las olas de calor en las colonias».
Más información: Cyril Monette et al., Ampliación de las capacidades sensoriales de un sistema biohíbrido: Predicción del relleno de panal, 12.ª Conferencia Internacional sobre Control, Mecatrónica y Automatización (ICCMA) 2024 (2025). DOI: 10.1109/ICCMA63715.2024.10843927
