Latający robot do zapylania roślin

Spadek liczby owadów zapylających jest ogromnym wyzwaniem dla globalnej różnorodności biologicznej i wpływa na ludzkość, powodując problemy w produkcji żywności. Na Uniwersytecie w Tampere naukowcy opracowali pierwszego pasywnie latającego robota wyposażonego w sztuczny mięsień. 

Rozwój polimerów reagujących na bodźce przyniósł bogactwo możliwości związanych z materiałami dla następnej generacji małych, sterowanych bezprzewodowo robotów o miękkich ciałach. Od jakiegoś czasu inżynierowie wiedzą, jak wykorzystać te materiały do ​​budowy małych robotów, które potrafią chodzić, pływać i skakać. Jak dotąd nikomu nie udało się sprawić, by latały.

Zespół naukowców z Uniwersytetu w Tampere w Finlandii stworzył robota mierzącego zaledwie 5 milimetrów. Robot FAIRY wygląda jak nasiono mniszka lekarskiego, do napędzania wykorzystuje energię światła i wiatru. Pomoże w zapylaniu roślin w sezonie.  

Ze względu na swoją wysoką porowatość (0,95) i niewielką wagę (1,2 mg) może z łatwością unosić się w powietrzu kierowanym przez wiatr. Co więcej, stabilna, oddzielona generacja pierścieni wirowych umożliwia dalekie podróże wspomagane wiatrem.

Wróżka może być zasilana i kontrolowana przez źródło światła, takie jak wiązka laserowa lub dioda LED. Oznacza to, że światło może być użyte do zmiany kształtu maleńkiej struktury przypominającej nasiona mniszka lekarskiego. Wróżka może ręcznie dostosować się do kierunku i siły wiatru, zmieniając swój kształt. Wiązkę światła można również wykorzystać do kontrolowania startu i lądowania tego zespołu polimerowego.

Następnie naukowcy skupią się na poprawie czułości materiału, aby umożliwić pracę urządzenia w świetle słonecznym. Ponadto zwiększą skalę struktury, aby mogła przenosić urządzenia mikroelektroniczne, takie jak GPS i czujniki, a także związki biochemiczne.

Według Zenga istnieje potencjał dla jeszcze bardziej znaczących zastosowań.

„Brzmi to jak science fiction, ale eksperymenty potwierdzające słuszność koncepcji zawarte w naszych badaniach pokazują, że opracowany przez nas robot stanowi ważny krok w kierunku realistycznych zastosowań nadających się do sztucznego zapylania” - mówi jeden z naukowców.

W przyszłości miliony sztucznych nasion mniszka lekarskiego przenoszących pyłek mogłyby być swobodnie rozsiewane przez naturalne wiatry, a następnie kierowane przez światło w kierunku określonych obszarów z drzewami oczekującymi na zapylenie.

Miałoby to ogromny wpływ na rolnictwo na całym świecie, ponieważ utrata owadów zapylających z powodu globalnego ocieplenia stała się poważnym zagrożeniem dla różnorodności biologicznej i produkcji żywności.

Wiele problemów trzeba jednak najpierw rozwiązać. Na przykład, jak precyzyjnie kontrolować miejsce lądowania? Jak ponownie wykorzystać urządzenia i uczynić je biodegradowalnymi? Kwestie te wymagają ścisłej współpracy z materiałoznawcami i osobami zajmującymi się mikrorobotyką.

Projekt FAIRY rozpoczął się we wrześniu 2021 roku i potrwa do sierpnia 2026 roku. Jest finansowany przez Akademię Fińską. 

fot. Jianfeng Yang / Tampere University; https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202206752