Tue May 18 2021

05 18

Bio-afbreekbare robots imiteren plantenzaden

04/03/2021

Door Ad Spijkers

In het Europese project I-Seed worden intelligente, op planten geïnspireerde zachte robots ontwikkeld, die zich op en in de bodem verspreiden om bodem- en klimaatparameters te bewaken.


     

Hoe kan moderne technologie helpen klimaatverandering te begrijpen en het milieu te beschermen? Het onderzoeksproject I-Seed brengt bio-geïnspireerde zachte robotica, materiaalkunde en kunstmatige intelligentie samen om robots te creëren die het gedrag van plantenzaden nabootsen. Intelligente zaden (I-Seed-robots) worden verondersteld bodem- en klimaatparameters te bewaken, bijvoorbeeld de aanwezigheid van verontreinigende stoffen, vochtigheid, CO2-gehalte, temperatuur en waterkwaliteit.

Biodiversiteit

Het vermogen om zaden optimaal in de grond te krijgen, is essentieel voor het voortbestaan van planten. Net als Leonardo da Vinci met zijn 'propeller' werden de onderzoekers in het I-Seed-project geïnspireerd door speciale plantenzaden die hun bestemming bereiken door te vliegen of te boren, bijvoorbeeld de zaden van de esdoorn. De wetenschappers onderzoeken enerzijds de morfologie van de plantenzaden en hun mechanismen van voortplanting. Anderzijds doen ze onderzoek naar multifunctionele materialen voor robots die biologisch afbreekbaar zijn en het milieu niet belasten.

Het begrijpen, bewaken, herstellen en onderhouden van de balans van ecosystemen is noodzakelijk om de biodiversiteit te behouden. Het doel van het multidisciplinaire onderzoeksteam is, nieuwe en milieuvriendelijke technologieën te ontwikkelen, gebaseerd op de mogelijkheden van plantenzaden.

Ero en Sam

Het hoofddoel van het project is om twee soorten biologisch afbreekbare zachte robots met verschillende eigenschappen te ontwikkelen: I-Seed Ero en I-Seed Sam. I-Seed Ero is ontworpen om de vorm aan te nemen van een kurkentrekker en door beweging in de grond te dringen. I-Seed Sam daarentegen is ontworpen om boven het oppervlak van de grond te vliegen en te werken. Met speciale software kunnen de onderzoekers de positie van de intelligente zaden volgen.

Om het volgen van Ero en Sam te vergemakkelijken, moeten deze ook fluoresceren. Met behulp van een Lidarsysteem voor optische afstandsmeting kunnen drones de zaden zelfs over grotere afstanden opsporen. De I-Seed robots moeten ook kunnen worden gebruikt in geografische gebieden waar momenteel geen milieubewaking is.

Uitvoering

Het project wordt uitgevoerd door zes Europese partners en gecoördineerd door het Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) in Genua. I-Seed is gestart in januari 2021 en ontvangt financiering uit het FET Proactive-programma van de Europese Unie. Het INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken is partner in het EU-project en levert fluorescerende markeringen en sensormaterialen. Deze kunnen worden geïntegreerd in de I-Seed robots en worden gelezen door drones. Voor dit doel combineert het INM-programma Strukturbildung op maat gemaakte deeltjes en moleculen die hun fluorescentie-eigenschappen veranderen, afhankelijk van de omgevingsomstandigheden.

Behalve IIT en INM zijn het Consiglio Nazionale delle Ricerche in Rome, Scuola Superiore Sant'Anna in Pisa, Wageningen Universiteit en Olyseus Innovations Ltd. in Limasol (CY) bij het project betrokken.