具有種子形狀的機器人，能夠根據(jù)濕度變化探索土壤。它由可生物降解的材料制成，能夠在周圍環(huán)境中移動，而無需電池或其他外部能源。這些是第一個I-Seed的主要特征，這是第一個3D打印種子機器人，由Barbara Mazzolai協(xié)調(diào)的Bioinspired Soft Robotics（BSR）實驗室的研究人員與特倫托大學(xué)合作，意大利技術(shù)學(xué)院（IIT-Italian Institute of Technology）創(chuàng)建。.人造種子能夠自我轉(zhuǎn)化并在環(huán)境中自主移動，并且可以在從環(huán)境監(jiān)測到重新造林等各個領(lǐng)域找到應(yīng)用。
描述原型的研究論文已發(fā)表在Advanced Science上，并在其封面上發(fā)表。結(jié)果源于由IIT協(xié)調(diào)的歐洲項目I-Seed，其主要目標(biāo)是創(chuàng)建受植物種子啟發(fā)的創(chuàng)新機器人，并能夠充當(dāng)監(jiān)測土壤質(zhì)量參數(shù)（包括汞等污染物的存在）和空氣指標(biāo)（如二氧化碳水平，溫度和濕度）的傳感器。I-Seed項目已于2年2021月啟動。
第一個I-Seed的靈感來自南非天竺葵的種子結(jié)構(gòu)，天竺葵闌尾，其根據(jù)周圍環(huán)境濕度變化而改變形狀的能力，即所謂的濕形結(jié)構(gòu)，被復(fù)制。
“我們的研究從對自然的觀察開始，目的是模仿生物或其結(jié)構(gòu)的策略，并在機器人技術(shù)中復(fù)制它們，在能源和污染方面對環(huán)境的影響很小”，IIT機器人副主任兼歐盟資助項目I-Seed的協(xié)調(diào)員Barbara Mazzolai解釋說。
植物是IIT-BSR實驗室研究小組的靈感來源，該小組由Mazzolai協(xié)調(diào)，Mazzolai是該領(lǐng)域的先驅(qū)。在模擬了根和攀緣植物的生長和運動策略后，該小組專注于研究Gerianaceae植物典型的種子攜帶結(jié)構(gòu)的運動和傳播特征。
當(dāng)合適的環(huán)境條件發(fā)生時，這些種子會從植物上分離出來，并利用它們所組成的材料的吸濕特性，改變形狀并獨立移動以探索和穿透土壤，從而增加發(fā)芽的機會。研究人員發(fā)現(xiàn)有趣的是，這些種子利用缺乏新陳代謝且能夠變形的死纖維素組織，僅利用環(huán)境濕度的變化。
通過組織學(xué)分析這些組織，研究人員通過使用和結(jié)合3D打印和靜電紡絲技術(shù)復(fù)制了種子設(shè)計。為了確定最佳解決方案，測試了具有適應(yīng)所需應(yīng)用特性的不同材料，例如能夠吸收濕度和膨脹的材料，如纖維素納米晶體和聚環(huán)氧乙烷，與基于聚己內(nèi)酯的可生物降解和熱塑性聚合物偶聯(lián)。
“通過這項最新研究-Mazzolai補充說-我們進一步證明，有可能創(chuàng)造創(chuàng)新的解決方案，不僅具有監(jiān)測我們星球福祉的目標(biāo)，而且在不改變它的情況下做到這一點”。
“這些可生物降解和能源自主的機器人將被用作無線，無電池的工具，用于表層土壤勘探和監(jiān)測。這種受生物啟發(fā)的方法使我們能夠創(chuàng)建低成本的儀器，可用于收集具有高空間和時間分辨率的原位數(shù)據(jù)，特別是在沒有監(jiān)測數(shù)據(jù)的偏遠地區(qū)，“Luca Cecchini補充道，IIT博士生與特倫托大學(xué)合作，該研究的第一作者。
