Entwicklung einer neuen Art, Gorillas zu füttern

Schüler bauen eine automatische Fütterungsmaschine, um den Gorillas im Zoo Atlanta ein natürliches Fressverhalten zu vermitteln

Von links nach rechts: Die Gorillapfleger Celyn Forde und Josh Meyerchick vom Zoo Atlanta mit Nima Jadali und Maggie Zhang von Georgia Tech. (Bildnachweis: Adam Thompson, Zoo ATL)

Ein Forscherteam der Georgia Tech hat im Zoo Atlanta eine automatische Fütterungsmaschine für Gorillas gebaut, die es den Primaten ermöglicht, auf natürlichere Weise nach Nahrung zu suchen. Ihr ForageFeeder ersetzt die früheren Fütterungsprotokolle des Zoos, bei denen das Personal zu festgelegten Zeiten und an festgelegten Orten Futter in den Lebensraum lieferte.

Mit der neuen Maschine können täglich unterschiedliche Fütterungszeiten eingestellt werden. Dies fördert das natürliche Fressverhalten der Gorillas und gibt ihnen den ganzen Tag über zusätzliche Möglichkeiten zur zufälligen Nahrungssuche.

„Das Fressverhalten wild lebender Primaten ist ein wichtiger Teil ihres täglichen Lebens. Gorillas fressen und bewegen sich normalerweise während der Tagesstunden“, sagte Josh Meyerchick, leitender Primatenpfleger im Zoo Atlanta und einer der Co-Autoren der Studie. „Wir brauchten ein zusätzliches Tool, um ihr natürliches Fressverhalten zu verbessern, das eine Quelle für Entwicklung und natürlichere soziale Interaktionen bieten kann als die Fütterung durch Menschen.“

Der ForageFeeder wurde von zwei Georgia Tech-Studenten – einem Ingenieur und einem Informatiker – in Zusammenarbeit mit Zoomitarbeitern gebaut. Die Studenten haben es mit Blick auf die Erschwinglichkeit konstruiert: Die 400-Dollar-Maschine ist Open Source und einfach herzustellen und zu modifizieren, sodass Zoos im ganzen Land das Gerät nachbauen können.

Die Erfindung und eine Anleitung zum Aufbau werden in der Zeitschrift HardwareX veröffentlicht.

Bildnachweis: Adam Thompson, Zoo ATL

Andrew Schulz war ein bekanntes Gesicht im Zoo Atlanta, bevor er seinen Doktortitel in Maschinenbau an der Georgia Tech erwarb. im Jahr 2022. An den meisten Tagen saß er bei den Elefanten und beobachtete, wie die Tiere ihren Rüssel strecken und ihn zum Einatmen von Nahrung und Flüssigkeiten nutzen.

Im Januar 2020 unternahm Meyerchick den kurzen Spaziergang vom Gorilla-Lebensraum, um Schulz zu sehen.

Der Futterautomat steht neun Gorillas zur Verfügung (Bildnachweis: Adam Thompson, Zoo ATL).

„Sie wollten, dass ich mir ein neues Projekt anschaue, das nicht richtig funktioniert“, erinnert sich Schulz, heute Forscher am deutschen Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme. „Sie hatten ihren eigenen Futterautomaten für die Gorillas gebaut, indem sie einen Futterautomaten für Hirsche nutzten, der von einer Motorradbatterie angetrieben wurde. Eine gute Idee, aber nicht ideal.“

Hirsche fressen weniger Nahrung als Gorillas, die typischerweise Rüben, Süßkartoffeln, Karotten und andere Lebensmittel verzehren. Als der Hirschfütterer mit den klobigen Formen nicht klarkam, bat der Zoo Schulz um Hilfe.

Er brachte die Idee zurück auf den Campus und erarbeitete ein Brainstorming mit seinem Vertically Integrated Project (VIP)-Team aus Kommilitonen des Maschinenbaus. Das VIP-Programm, an dem jedes Semester mehr als 1.500 Studierende teilnehmen, ermöglicht es Studierenden und Fakultätsberatern, bei langfristigen Projekten zusammenzuarbeiten, die die Lücke zwischen Forschungslaboren und Lehrplänen schließen.

Das Team tüftelte an Konzepten, musste dann aber wegen der Pandemie pausieren. Im Sommer 2021 hatten alle im Team ihren Abschluss gemacht, also wandte sich Schulz an Maggie Zhang und Nima Jadali. Das Duo würde das Projekt Wirklichkeit werden lassen.

Im nächsten Jahr reisten Zhang und Jadali mit dem Zoo hin und her und testeten verschiedene Methoden und Teile.

Zhang, der Ingenieur, behielt den Hirschfuttereimer, fügte einige Acrylmaterialien hinzu und druckte die restlichen Teile mit 3D- und Laserdruckern auf dem Campus. Es war ein anstrengender Prozess.

Die Gorillas im Zoo Atlanta waren überrascht, als sich der automatische Futterautomat im vergangenen Herbst zum ersten Mal einschaltete (Video mit freundlicher Genehmigung von Zoo Atlanta).

„Ich dachte, ich hätte die Fähigkeiten, es als Student im dritten Jahr zu schaffen. Aber dann ging immer wieder alles kaputt“, sagte Zhang, der diesen Monat seinen Abschluss an der George W. Woodruff School of Mechanical Engineering machte. „Ich hatte bereits ME 2110 belegt, in dem ich gelernt habe, wie man Entwürfe umsetzt. Die Mühe, an einem Projekt außerhalb des Klassenzimmers zu kämpfen, verschaffte mir neue Einblicke in die Technik: Wenn man scheitert, muss man eine Leidenschaft finden, es zu reparieren, die über eine schlechte Note hinausgeht.“ ."

Jadali, der Informatiker, baute die Elektronik, die Software und einen Fernauslöser, um den Feeder zu aktivieren. Er verwendete bewusst einfache Schaltkreise, Batterien und Drähte, um die Maschine leicht nachbauen zu können.

„Dieses Projekt war täuschend schwierig“, sagte Jadali, die diesen Monat ebenfalls ihren Abschluss machte. „Bei meiner Recherche bin ich oft die einzige Person, die einen Großteil des Codes, den ich schreibe, sieht und testet. Dann wandert er nach Projektende in ein schwarzes Loch. Das war anders; es musste lange nach der Erstellung funktionieren. Das ist etwas, was ich in einem Forschungsumfeld noch nie erlebt habe.“

Der ForageFeeder ist seit August zeitweise im Zoo im Einsatz. Die Gorillas wussten zunächst nicht, was sie davon halten sollten. Bei der ersten Fütterung rannten die Primaten davon und sahen verwirrt aus, als das Futter plötzlich in ihrem Lebensraum herumspritzte.

Jetzt ist es ein regelmäßiger, aber zufälliger Teil des Tages. Die Primaten wissen nicht, wann es aktiviert wird oder welche Arten von Nahrungsmitteln es liefern kann.

Der Futterautomat hängt an einem Baum etwa 15 Fuß über dem Boden. Wenn es Zeit zum Essen ist, fällt das Essen aus dem Eimer in eine Schale, wo ein Rotor die Leckereien kreisförmig verteilt, ähnlich wie ein Düngerspender. Das Futter kann bis zu einer Entfernung von 30 Fuß vom Futterautomaten verteilt werden.

Das Gerät ist noch nicht lange genug in Betrieb, als dass Forscher tief in die Verhaltensdaten eintauchen und feststellen könnten, wie viel sich die Gorillas bewegen und wie viel von ihrem Lebensraum sie noch erkunden.

„Aber ich bin zuversichtlich, dass wir statistische Daten sehen werden, die bestätigen, was wir bereits sehen: mehr Futtersuchverhalten“, sagte Meyerchick.

Wenn ihnen gefällt, was sie in den Daten sehen, plant das Gorilla-Care-Team, dem aktuellen Lebensraum, in dem neun Gorillas leben, bis zu drei weitere Futterhäuschen hinzuzufügen.

Während das Team weiterhin nach Modifikationen sucht, um den Prozess und die Ausrüstung langlebiger zu machen, haben andere Tierpfleger des Zoo Atlanta Zhang gefragt, ob eine modifizierte Version in Lebensräumen für andere Tiere verwendet werden könnte. Seit der Installation des Gorilla-Futterspenders haben sie und ihr Capstone Design Expo-Team ein Gerät entwickelt, um die in Bäumen lebenden angolanischen Stummelaffen im Zoo zu füttern.

Dies ist ein großartiges Beispiel dafür, wie Technologie das Tierwohl positiv beeinflussen kann. Der Zoo Atlanta ist eine lokale, gemeinnützige Einrichtung und es war großartig zu sehen, wie Studierende der Georgia Tech durch praktisches Lernen lernten. Technologie verbessert seit Jahren das Leben der Menschen, und jetzt sind die Gorillas an der Reihe.

DAVID HU, Fakultätsberater des Projekts

„Ingenieure müssen die Projekte, an denen wir arbeiten, immer respektieren, auch wenn es um Tiere geht“, sagte Zhang. „Ich finde die Zoo-Projekte sehr interessant, weil Ihr Zielpublikum kein Feedback geben kann. Wenn das Gerät nicht mehr funktioniert, sagt Ihnen das Tier nichts. Wenn sie es auseinanderreißen, können Sie ihnen nicht sagen, dass sie damit aufhören sollen. Das ist gut.“ die Probleme eines Entwurfs vorherzusehen und seine Lösungen zu finden, bevor er in die reale Welt geschickt wird.“

Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass ein Elefant nicht nur durch seine Muskeln seinen Rüssel streckt, sondern auch durch seine gefaltete Haut.

Das BIRDEE-Programm von Georgia Tech hilft Lehrern öffentlicher Schulen in der Metropolregion Atlanta dabei, neue Ingenieurlehrpläne zu entwickeln, um Oberstufenschüler zu inspirieren.

An vertikal integrierten Projekten sind Studierende vom ersten Jahr bis zum Ph.D. beteiligt. in Startup-ähnlichen Umgebungen, die auch die Fakultätsforschung unterstützen.