Nowa odsłona monitoringu środowiska dzięki nasionom-robotom
Zdrowie upraw i lasów zaczyna się od możliwości dokładnego monitorowania jakości gleby, temperatury powietrza i innych parametrów środowiska. W przypadku projektu I-Seed(odnośnik otworzy się w nowym oknie) najlepszym sposobem na zbieranie takich danych są roboty. Nie są to one jednak typowe. Prawdę mówiąc, prawdopodobnie nawet nie zauważysz ich w terenie. To dlatego, że te roboty wyglądają jak nasiona. „Naszym celem jest opracowanie nowej generacji samorozmieszczających się, biodegradowalnych, miękkich zminiaturyzowanych robotów inspirowanych morfologią i mechanizmami rozprzestrzeniania się nasion roślin” — mówi Barbara Mazzolai, dyrektorka Laboratorium Bioinspirowanej Miękkiej Robotyki we Włoskim Instytucie Technologii(odnośnik otworzy się w nowym oknie), partnerze koordynującym projekt.
Biodegradowalne miękkie roboty-nasiona
Na początku wiele czasu poświęcono w ramach projektu na badania morfologicznych cech i materiałów struktur odpowiadających za transport nasion, takich jak owoce, oraz ich interakcji z otoczeniem. Wyniki tej analizy posłużyły naukowcom przy projektowaniu pięciu biodegradowalnych miękkich robotów naśladujących wygląd różnych nasion oraz mechanizmy ich rozprzestrzeniania. Na przykład jeden z robotów naśladuje mechanizm samozakopywania się nasion pelargonii w celu monitorowania wilgotności gleby, a inny wykorzystuje spadochronową konstrukcję nasion rodzaju Tragopogon do przenoszenia czujników lub nasion w celu ponownego zalesiania. „Każdy z tych naśladujących nasiona robotów wyposażony jest w czujniki reagujące na najważniejsze parametry środowiska za pośrednictwem mechanizmów transdukcji chemicznej i umożliwia tanie, ekologicznie odpowiedzialne monitorowanie” — wyjaśnia Mazzolai. W ramach projektu opracowano nie tylko nasiona-roboty, ale także nowe technologie wykrywania in situ, modele matematyczne dopasowane do miękkich systemów robotycznych oraz dostosowane techniki lidarowe, fotogrametryczne i georeferencyjne.
Gdy roboty-nasiona zbyt mocno przypominają nasiona naturalne
Dane gromadzone przez roboty mogą być następnie zbierane za pomocą dronów konsumenckich wyposażonych w technologię fluorescencyjnego lidaru. Następnie są analizowane za pomocą oprogramowania umożliwiającego georeferencję w czasie rzeczywistym. Chociaż podejście do zbierania danych za pomocą dronów jest praktyczne, wiążą się z nim pewne nowe wyzwania. „Nasze roboty-nasiona klonu (Acer) tak dobrze odwzorowywały naturalne zachowanie nasion w locie, że za każdym razem, gdy dron zbliżał się, aby zebrać dane z wbudowanego czujnika, nasiona-roboty odlatywały” — zauważa Mazzolai. W celu rozwiązania tego problemu zespół projektu postanowił zachować na potrzeby lotu pasywnego skrzydełka przypominające te w nasionach klonu, ale dodał możliwość kotwiczenia, dzięki czemu nasiona-roboty mogą się przyczepić do ziemi po wylądowaniu. „Dodatek ten zapewnia stabilność zarówno, gdy podlatuje dron, jak i przy silnym wietrze” — dodaje Mazzolai.
Interdyscyplinarna społeczność specjalistów z dziedziny ekorobotyki
Ale efektem projektu I-Seed nie jest tylko innowacyjna technologia robotyczna, ale również nowa, interdyscyplinarna społeczność biorobotyków i naukowców zajmujących się środowiskiem. „Ta społeczność ekorobotyków kładzie podwaliny pod dalsze badania w dziedzinie robotyki z bardziej zrównoważonej perspektywy” — podsumowuje Mazzolai. „Co równie ważne, dba również o szkolenie nowej generacji profesjonalistów przygotowanych do projektowania nowych, przyjaznych dla środowiska technologii, które stanowią odpowiedź na pilne wyzwania ekologiczne”. Obecnie zespół projektu pracuje nad dalszym zwiększaniem poziomu gotowości technologicznej pięciu opracowanych nasion-robotów. Planuje również zbadać, w jaki sposób tę samą technologią można dostosować do użytku w innych środowiskach, takich jak ekosystemy wodne.
