22/11/2023
Door Ad Spijkers
De nieuwe zachte robot repliceert de aerodynamica van het zaad van de Spaanse aak en bewaakt de bodemtemperatuur zonder kabels en elektronica.
De zachte robot, genaamd Acer i-Seed, is geïnspireerd op zaden van de Spaanse aak (Acer campestre, ook wel veldesdoorn genoemd). De robot kan de temperatuur van de grond bewaken door lichtgevend te worden. Hij is gemaakt van een biocompatibel en composteerbaar materiaal en is gerealiseerd met 3D-printtechnologieën. Met een drone kunnen ze over grote gebieden worden verspreid en kan het terrein op afstand worden bestudeerd.
Kunstzaad
Het IIT-Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) in Genua heeft een nieuw soort kunstmatig zaad ontwikkeld. Het kan omgevingsparameters detecteren zonder de gezondheid van het milieu te beïnvloeden. De Acer i-Seed zachte robot is geïnspireerd op zaden van de Spaanse aak en kan de temperatuur van de grond bewaken door lichtgevend te worden. Hij is gemaakt van een biocompatibel en composteerbaar materiaal en is gerealiseerd met 3D-printtechnologie. De kunstzaadjes kunnen met een drone over grote gebieden worden verspreid, waarna het terrein op afstand kan worden bestudeerd.
Het kunstzaad is ontwikkeld in samenwerking met het Leibniz Institut für neue Materialien (INM) in Saarbrücken. De Acer i-Seed repliceert het aerodynamische gedrag van het zaad van de Europese boomsoort. Wanneer ze volwassen zijn, laten deze zaden los van de plant en worden ze door de wind over grote afstanden meegevoerd en verspreid.
De zaden maken gebruik van een aerodynamisch ontwerp met één vleugel, waardoor ze tijdens het vallen als een helikopterblad kunnen draaien. Deze autorotatie verlaagt de daalsnelheid en zorgt ervoor dat het zaad langer in de lucht blijft, waardoor de kans op verspreiding door windstoten groter wordt. Dezelfde zaadsoort was wellicht de soort die Leonardo Da Vinci inspireerde tot het opstellen van zijn 'ite aerea'.
Fluorescentie
Na analyse van de morfologie, histologie en aerodynamica van de natuurlijke zaden ontwierp en realiseerde de onderzoeksgroep het kunstmatige biomimetische zaad. Vervolgens hebben ze een biocompatibel en composteerbaar materiaal ontwikkeld op basis van polymelkzuur (PLA). Daarin zijn niet-giftige fluorescerende lanthanidedeeltjes opgenomen, die gevoelig zijn voor de temperatuur. Ten slotte hebben ze 3D-printtechnologieën gebruikt voor de fabricage van de kunstmatige lichtgevende zaden.
De fluorescerende kunstmatige zaadachtige vliegers hebben potentieel voor inzet door drones die zijn uitgerust met fLiDAR (fluorescence light detection and ranging). Hierdoor maken de kunstzaadjes een externe en gedistribueerde bewaking van de bodemtemperatuur en andere parameters mogelijk. Onderzoekers hebben de I-Seed Acer (uitgestrooid door een drone) getest, wat de haalbaarheid ervan aantoont. Door de detectie ín het materiaal te plaatsen, zijn stroombronnen en elektronica overbodig. Het bewaken wordt hierdoor milieuvriendelijk en robuust.
Voortgang
Dit onderzoek richt zich primair op thermische detectie. Maar de onderzoekers overwegen in de toekomst fluorescerende deeltjes op te nemen die gevoelig zijn voor andere belangrijke omgevingsparameters. Daarbij kunt u denken aan vochtgehalte, CO2-niveau of verontreinigende stoffen. De volgende stap zal zijn om samen te werken met geïnteresseerde bedrijven om deze nieuwe zachte robots in grotere gebieden (zoals landbouwgronden) te gebruiken voor een gedistribueerde, gelijktijdige, draadloze en milieuvriendelijke omgevingsanalyse.
De wetenschappelijke publicatie vindt u hier.
Foto: IIT-Istituto Italiano di Tecnologia