Новый робот-семя вбуравливается в почву для сбора данных о климате

Это устройство, вдохновленное природой, может помочь улучшить нашу «дерновую» связь с землей.

Почва — один из важнейших , если не недооцененных, элементов повседневной жизни : она необходима для выращивания продуктов питания и ресурсов, от которых мы зависим, борется с засухой, защищает от наводнений и может поглощать углекислый газ на долгие годы. Но почва под нашими ногами постоянно находится под угрозой из-за повышения температуры и потери биоразнообразия вследствие изменения климата. И несмотря на то, насколько простой нам кажется почва, довольно сложно понять, что на самом деле происходит глубоко под землей, глядя на поверхность.

Однако итальянские ученые считают, что у них может быть роботизированное решение — робот, созданный по образцу семян. Ученые из лаборатории биоинспирированной мягкой робототехники (BSR), входящей в состав Итальянского технологического института (IIT) в Генуе, разработали первого мягкого робота, созданного по образцу семян и напечатанного на 4D-принтере. По их утверждению, робот может выступать в качестве датчика для мониторинга загрязняющих веществ, уровня CO2, температуры и влажности почвы. Результаты своих исследований они опубликовали ранее в этом году в журнале Advanced Science . Исследование является частью финансируемого ЕС проекта I-Seed, направленного на создание роботов, способных обнаруживать изменения окружающей среды в воздухе и почве. 

Перед ними искусственное семя, созданное по образцу южноафриканской герани, или пеларгонии придаточной. Семена этого клубневого растения с опушенными листьями способны менять форму в зависимости от влажности окружающей среды. Когда приходит время покинуть растение, семена отделяются и могут самостоятельно перемещаться, «проникая» в трещины почвы, как показано в исследовании. Это почти похоже на ползание и горение, что объясняется изменением их спиральной формы в зависимости от изменений окружающей среды. В некотором смысле, эти скрученные семена могут найти себе пристанище, просто расширяясь и сжимаясь из-за изменений содержания влаги в воздухе.

Команда из IIT-BSR имитировала эти семена, объединив 3D-печать и электропрядение, используя материалы, которые также поглощают влагу и расширяются при воздействии влажности. С помощью метода послойного наплавления авторы напечатали подложку из поликапролактона, биоразлагаемого термопластичного полиэстера, активированного кислородной плазмой для повышения водопритягивающих свойств. Затем они добавили электропряденные гигроскопические волокна, состоящие из оболочки из оксида полиэтилена и сердцевины из нанокристаллов целлюлозы. 

При тестировании на образце почвы робот смог перемещаться, адаптировать свою форму к трещинам и зарываться в отверстия в земле, подобно семени. Более того, он был способен поднимать груз, примерно в 100 раз превышающий его собственный вес. Первый автор, Лука Чеккини, аспирант Иллинойского технологического института, заявил , что биоразлагаемые и энергонезависимые роботы могут использоваться в качестве «беспроводных, не требующих батарей инструментов для исследования и мониторинга поверхности почвы».

«Благодаря этому последнему исследованию, — заявила в своем заявлении Барбара Маццолаи, заместитель директора по робототехнике ИИТ и координатор проекта I-Seed, — мы еще раз доказали, что можно создавать инновационные решения, которые не только преследуют цель мониторинга состояния нашей планеты, но и делают это, не нанося ей вреда».

Sara Kiley Watson “A new robotic seed can wriggle into soil to harvest climate data”

Перевод статьи «A new robotic seed can wriggle into soil to harvest climate data» автора Usturoi, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык