Concevoir une nouvelle façon de nourrir les gorilles

Des étudiants construisent une machine d'alimentation automatique pour aider les gorilles du zoo d'Atlanta à adopter des comportements alimentaires naturels

De gauche à droite : Celyn Forde et Josh Meyerchick, gardiens de gorilles du Zoo d'Atlanta, avec Nima Jadali et Maggie Zhang de Georgia Tech. (Crédit photo : Adam Thompson, Zoo ATL)

Une équipe de chercheurs de Georgia Tech a construit une machine d'alimentation automatique pour les gorilles au zoo d'Atlanta qui permet aux primates de chercher plus naturellement de la nourriture. Leur ForageFeeder remplace les précédents protocoles d'alimentation du zoo, qui demandaient au personnel de livrer de la nourriture dans l'habitat à des heures et à des endroits précis.

Avec la nouvelle machine, les heures d'alimentation peuvent être réglées à différents intervalles chaque jour. Cela encourage le comportement alimentaire naturel des gorilles, leur donnant des opportunités de recherche de nourriture aléatoires supplémentaires tout au long de la journée.

"Le comportement alimentaire des primates sauvages est une partie importante de leur vie quotidienne. Les gorilles mangent et se déplacent généralement pendant la journée", a déclaré Josh Meyerchick, gardien principal des primates au zoo d'Atlanta et l'un des co-auteurs de l'article. "Nous avions besoin d'un outil supplémentaire pour aider à augmenter leur comportement alimentaire naturel, qui peut fournir une source de développement et des interactions sociales plus naturelles que l'alimentation humaine."

Le ForageFeeder a été construit par deux étudiants de Georgia Tech - un ingénieur et un informaticien - en collaboration avec le personnel du zoo. Les étudiants de premier cycle l'ont construit en gardant à l'esprit l'abordabilité : la machine à 400 $ est open source et facile à fabriquer et à modifier, ce qui permet aux zoos du pays de reproduire l'appareil.

L'invention et un guide de construction sont publiés dans la revue HardwareX.

Crédit photo : Adam Thompson, Zoo ATL

Andrew Schulz était un visage familier au Zoo d'Atlanta avant d'obtenir son doctorat en génie mécanique de Georgia Tech. en 2022. Il s'asseyait presque tous les jours avec les éléphants, étudiant comment les animaux étiraient leur trompe et les utilisaient pour inhaler de la nourriture et des liquides.

En janvier 2020, Meyerchick a fait la courte marche depuis l'habitat des gorilles pour voir Schulz.

La mangeoire automatique est disponible pour neuf gorilles (Crédit photo : Adam Thompson, Zoo ATL).

"Ils voulaient que j'examine un nouveau projet qui ne fonctionnait pas correctement", se souvient Schulz, aujourd'hui chercheur à l'Institut Max Planck pour les systèmes intelligents en Allemagne. "Ils avaient construit leur propre mangeoire automatique pour les gorilles en utilisant une mangeoire à cerfs alimentée par une batterie de moto. Une bonne idée, mais ce n'était pas l'idéal."

Les cerfs mangent des aliments plus petits que les gorilles, qui consomment généralement des navets, des patates douces, des carottes et d'autres aliments. Lorsque la mangeoire à cerfs n'a pas pu gérer les formes trapues, le zoo a demandé de l'aide à Schulz.

Il a ramené l'idée sur le campus et a réfléchi avec son équipe de projet intégré verticalement (VIP) composée de collègues étudiants en génie mécanique. Le programme VIP, qui comprend plus de 1 500 étudiants chaque semestre, permet aux étudiants et aux conseillers pédagogiques de s'associer à des projets à long terme qui comblent le fossé entre les laboratoires de recherche et les programmes d'études en classe.

L'équipe a bricolé des concepts mais a ensuite dû faire une pause à cause de la pandémie. À l'été 2021, tous les membres de l'équipe avaient obtenu leur diplôme, alors Schulz s'est tourné vers Maggie Zhang et Nima Jadali. Le duo allait concrétiser le projet.

L'année suivante, Zhang et Jadali ont fait des allers-retours avec le zoo, testant diverses méthodes et pièces.

Zhang, l'ingénieur, a conservé le seau d'alimentation des cerfs, ajouté des matériaux acryliques et imprimé les pièces restantes avec des imprimantes 3D et laser sur le campus. C'était un processus éprouvant.

Les gorilles du zoo d'Atlanta ont été surpris lorsque la mangeoire automatique s'est allumée pour la première fois l'automne dernier (avec l'aimable autorisation de la vidéo : Zoo d'Atlanta).

"Je pensais que j'avais les compétences pour réussir en tant qu'étudiant de troisième année. Mais ensuite, tout a continué à se casser", a déclaré Zhang, diplômé ce mois-ci de l'école de génie mécanique George W. Woodruff. "J'avais déjà suivi le cours ME 2110, qui m'a appris à mettre en œuvre des conceptions. Lutter sur un projet en dehors de la salle de classe m'a donné un nouvel aperçu de l'ingénierie : lorsque vous échouez, vous devez trouver une passion pour le réparer qui va au-delà d'une mauvaise note. ."

Jadali, l'informaticien, a construit l'électronique, le logiciel et un déclencheur à distance pour activer le chargeur. Il a délibérément utilisé des circuits simples, des batteries et des fils pour rendre la machine facile à reproduire.

"Ce projet était trompeusement difficile", a déclaré Jadali, qui a également obtenu son diplôme ce mois-ci. "Souvent, avec mes recherches, je suis la seule personne qui voit et teste une grande partie du code que j'écris. Ensuite, il tombe dans un trou noir après la fin du projet. C'était différent ; il devait fonctionner longtemps après que je l'ai créé. C'est quelque chose auquel je n'ai jamais été confronté dans un contexte de recherche."

Le ForageFeeder est en place au zoo par intermittence depuis août. Au début, les gorilles ne savaient pas quoi en penser. Lors du premier repas, les primates se sont enfuis et ont eu l'air confus lorsque la nourriture a soudainement pulvérisé autour de leur habitat.

Maintenant, c'est une partie régulière, mais aléatoire, de la journée. Les primates ne savent pas quand il s'activera ni quels types d'aliments il pourra fournir.

La mangeoire est suspendue dans un arbre à environ 15 pieds du sol. Quand il est temps de manger, la nourriture tombe du seau dans un plateau, où un rotor étale les friandises selon un motif circulaire, un peu comme un distributeur d'engrais. La nourriture peut être distribuée jusqu'à 30 pieds de la mangeoire.

L'appareil n'est pas en place depuis assez longtemps pour que les chercheurs se plongent profondément dans les données comportementales et déterminent à quel point les gorilles se déplacent, ni dans quelle mesure ils explorent davantage l'habitat.

"Mais je suis convaincu que nous allons voir des données statistiques qui confirment ce que nous voyons déjà : plus de comportement de recherche de nourriture", a déclaré Meyerchick.

S'ils aiment ce qu'ils voient dans les données, l'équipe de soins aux gorilles prévoit d'ajouter jusqu'à trois mangeoires supplémentaires à l'habitat actuel, qui abrite neuf gorilles.

Alors que l'équipe continue d'explorer des modifications pour rendre le processus et l'équipement plus durables, d'autres gardiens du zoo d'Atlanta ont demandé à Zhang si une version modifiée pouvait être utilisée dans des habitats pour d'autres animaux. Depuis l'installation de la mangeoire pour gorilles, elle et son équipe Capstone Design Expo ont créé un dispositif pour nourrir les singes colobes angolais vivant dans les arbres du zoo.

C'est un excellent exemple de la façon dont la technologie peut influencer positivement le bien-être des animaux. Le zoo d'Atlanta est une institution locale à but non lucratif, et c'était formidable de voir les étudiants de Georgia Tech apprendre par la pratique. La technologie améliore la vie humaine depuis des années, et maintenant c'est au tour des gorilles.

DAVID HU, conseiller pédagogique du projet

"Les ingénieurs doivent toujours respecter les projets sur lesquels nous travaillons, même s'ils concernent des animaux", a déclaré Zhang. "Je trouve les projets de zoo très intéressants parce que votre public cible ne peut pas fournir de commentaires. Si l'appareil s'arrête de fonctionner, l'animal ne vous le dit pas. S'il le déchire, vous ne pouvez pas lui dire d'arrêter. C'est bien pour anticiper les problèmes d'une conception et trouver ses solutions avant qu'elle ne soit envoyée dans le monde réel."

De nouvelles recherches suggèrent que les muscles d'un éléphant ne sont pas la seule façon dont il étire sa trompe - sa peau pliée joue également un rôle important.

Le programme BIRDEE de Georgia Tech aide les enseignants des écoles publiques du métro d'Atlanta à développer un nouveau programme d'ingénierie pour inspirer les élèves du secondaire.

Les projets intégrés verticalement impliquent des étudiants de la première année au doctorat. dans des environnements de type startup qui soutiennent également la recherche du corps professoral.