Semi robotici ridefiniscono il monitoraggio ambientale
Colture e foreste più sane iniziano con la possibilità di monitorare attentamente la qualità del suolo, la temperatura dell’aria e altri parametri ambientali. Per il progetto I-Seed(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, il modo migliore per raccogliere tali dati è con i robot. Ma non si tratta dei soliti robot. Anzi, probabilmente non li noterete nemmeno sul campo. Perché questi robot assomigliano a dei semi. «Puntiamo a sviluppare una nuova generazione di robot miniaturizzati morbidi, biodegradabili e auto-dispiegabili, ispirati alla morfologia e ai meccanismi di dispersione dei semi delle piante», spiega Barbara Mazzolai, direttrice del Laboratorio di robotica morbida bioispirata dell’Istituto Italiano di Tecnologia(si apre in una nuova finestra), partner coordinatore del progetto.
Semi robotici morbidi biodegradabili
Per cominciare, il progetto ha dedicato molto tempo allo studio delle caratteristiche morfologiche e dei materiali delle strutture che trasportano il seme, come i frutti, e di come interagiscono con l’ambiente circostante. Sulla base di questa analisi, i ricercatori hanno poi progettato cinque robot morbidi biodegradabili che imitano l’aspetto e i meccanismi di dispersione di vari semi. Ad esempio, un robot imita il meccanismo di auto-seppellimento del seme di Pelargonium per monitorare l’umidità del suolo, mentre un altro utilizza il design simile a un paracadute del seme di Tragopogon per trasportare sensori o semi per il rimboschimento. «Ognuno di questi robot simili a semi, dotati di materiali sensoriali che rispondono a parametri ambientali chiave attraverso meccanismi di trasduzione chimica, consente un monitoraggio a basso costo e responsabile dal punto di vista ambientale», spiega Mazzolai. Oltre ai semi robotici, il progetto ha sviluppato anche nuove tecnologie di rilevamento in situ, modelli matematici adattati ai sistemi robotici morbidi e tecniche di lidar, fotogrammetria e georeferenziazione su misura.
Quando il seme robotico assomiglia troppo al suo equivalente naturale
I dati raccolti dai robot possono essere facilmente rilevati utilizzando un drone consumer dotato di tecnologia lidar fluorescente. I dati vengono poi analizzati con un software che consente la georeferenziazione in tempo reale. Sebbene pratico, questo approccio alla raccolta dei dati basato sui droni ha creato alcune sfide inaspettate. «Il nostro seme robotico di Acer ha replicato così fedelmente il comportamento di volo del seme naturale che, ogni volta che il drone si avvicinava per raccogliere dati dal sensore integrato, i semi robotici volavano via», osserva Mazzolai. Per ovviare al problema, il progetto ha deciso di mantenere le ali simili a quelle di un acero per il volo passivo, ma di aggiungere una funzione di ancoraggio in modo che il seme robotico potesse fissarsi al suolo al momento dell’atterraggio. «Questa aggiunta garantisce la stabilità sia durante gli avvicinamenti con il drone sia in condizioni di vento», aggiunge Mazzolai.
Una comunità eco-robotica interdisciplinare
Oltre all’innovativa tecnologia robotica, il progetto I-Seed ha anche creato una nuova comunità interdisciplinare di bio-robotici e scienziati ambientali. «Questa comunità di eco-robotica pone le basi per continuare la ricerca sulla robotica da una prospettiva più sostenibile», conclude Mazzolai. «Ma anche e soprattutto, favorisce la formazione di una nuova generazione di professionisti in grado di progettare tecnologie innovative e responsabili dal punto di vista ambientale, in grado di affrontare le sfide ecologiche più urgenti.» Il team del progetto sta attualmente lavorando per sviluppare ulteriormente il livello di preparazione tecnologica dei cinque prototipi di semi robotici. C’è anche in programma di esplorare come questa stessa tecnologia possa essere adattata per l’uso in altri ambienti, come gli ecosistemi acquatici.
