科学家使用3D打印的电子蛋窥探秃鹫巢
秃鹫堪称大自然的垃圾收集器，它们嗜食动物腐尸的行为客观上帮助净化了自然环境，避免了疫病的传播（秃鹫对此免疫）。然而，近年来秃鹫的数量有所下降，特别是在南亚地区，由于一种用于治疗牛类的药物产生的毒性，有些种类的秃鹫几乎濒临灭绝。为了保护秃鹫数量，人们就需要更多地了解他们的繁殖行为。
大概一年前，国际猛禽中心（ICBP）找到了Microduino，这是一家专门开发兼容Arduino的微控制器和模块的公司，希望后者能够帮助打造一个电子的秃鹫蛋来帮助监测兀鹫巢。他们希望在这个蛋里装上各种传感器来测量秃鹫巢内部的温度和温度梯度，以及气压、湿度、二氧化碳浓度、光照强度和蛋的旋转和运动等。这些数据随后会通过中继节点，上传到并上传到云计算平台。为此，Microduino决定将该系统分为三个部分︰数据采集终端，会收集和存储数据，并执行一些初始的处理（即该电子蛋）；数据中继终端，以无线方式接收和转发处理过的数据；以及一个在云平台的数据库，供研究人员访问。
Microduino团队一开始的计划很简单，就是将所有必要的模块和传感器塞到一个3D打印的蛋里，就万事大吉。但是，ICBP又提出了一个相当高的要求：为了避免打扰到正在孵卵的秃鹫，这个3D打印的电子蛋需要独立运行70天！于是，制作团队不得不对以前的设计进行了修改：为了尽量降低该电子蛋的能耗，其数据处理和存储功能被转移到了中继端。
设计完成之后，Microduino团队开始着手打造这枚电子蛋。首先为了能够固定各种电子部件，他们使用激光切割木材在电子蛋的内部做了一个框架，然后再安装了一个Microduino Core（该公司制造的一种处理芯片）、一个低能量蓝牙（BLE）模块和多传感器的10自由度（DOF）模块，该模块里包括了一个三轴陀螺仪、一个三轴加速度计、一个磁场强度感应器和一个压力计，除此之外，电子蛋内还布置了14个DS18B20温度传感器，一个SHT21湿度传感器。这些温度传感器分布在蛋壳的内表面。所有这些部件都通过I2C连接与中央处理芯片通信。另外蛋壳里面还装了一个1,800毫安锂离子电池提供电源。
最后，制作团队使用选择性激光烧结（SLS）3D打印机打印出了电子蛋外壳，使用的材料是PA2200。据中国3D打印网了解，这种材料能够展现出那种类似秃鹫蛋壳的质感。在完成了电子单的制造时候，下一步就是制作由数据中继终端，这一次制作团队使用的是具有Wi-Fi功能的树莓派和Microduino Core +（它的计算能力比电子蛋里面的那个更加强大），除此之外他们还在上面安装了蓝牙模块、实时时钟（RTC）模块和一个气象站模块。
据悉，该中继终端的放置位置与电子蛋距离很短，并且有多重功能。首先，它通过蓝牙接收来自电子蛋的所有数据；其次，它可以收集自己所在位置的光照、温度、湿度和气压情况；第三，该终端会将上述所有的数据都保存在树莓派里，当其与Internet连接后，再将数据上载到云服务器。在以上述方式制造出多个电子蛋和数据中继之后，制作团队创建了自己的云服务器以实时监控项目数据。每个电子蛋都有一个独特的id。使用数据中继上传的信息，研究人员就能够构建出每个电子蛋表面温度梯度的三维模型，以及实时显示其他相关数据。根据计划，ICBP将会在本月将这些电子蛋部署下去。
（编译自IEEE Spectrum）
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