仿生种子机器人可监测土壤环境能改变形状以响应湿度

意大利技术研究院与特伦托大学的研究团队，借助前沿的3D打印技术，成功打造了一款种子形态的机器人。这款机器人采用可生物降解材料制成，拥有探索土壤的神奇能力，能够根据湿度变化在周围环境中自如移动，而无需依赖电池或其他外部能源。更令人振奋的是，这种人造种子的自我改造能力，预示了其在环境监测、重新造林等多个领域的广泛应用前景。相关研究成果已在《先进科学》杂志上发表。

这一创举源于欧洲I-Seed项目，该项目从植物种子中汲取灵感，致力于研发一种新型机器人，以传感器的方式监测土壤质量参数。这些参数包括汞等污染物，以及二氧化碳水平、温度和湿度等空气指标。这种创新技术的出现，为我们提供了一个对地球环境进行精细监测的新途径。

回溯到I-Seed项目的起点，它的灵感源于南非天竺葵的种子结构。研究团队成功复制了天竺葵随周围环境湿度变化而改变形状的能力，这种能力被称为湿态结构。这种独特的特性启发了研究人员，让他们开始探索如何将这种自然机制应用到机器人技术上。

意大利技术研究院生物启发柔性机器人实验室的研究人员表示，他们的研究始于对自然的观察，旨在模仿生物的策略和结构，并将其应用到机器人技术中。这种模仿不仅有助于减少对环境的影响，还能带来更高效、环保的解决方案。在研究了根部和攀缘植物的生长和运动策略后，团队将焦点放在了天竺葵科植物种子携带结构的运动和扩散特征上。

当环境条件适宜时，这些种子会从植物中分离出来，利用自身的吸湿特性改变形状并自主移动，以探索和渗透土壤，从而增加发芽的机会。研究团队通过结合3D打印和静电纺丝技术，成功复制了种子的设计。经过多次实验，他们最终确定了具有吸湿和膨胀特性的最佳材料组合。

研究人员表示，这些可生物降解且能源自主的机器人将成为表层土壤勘探和监测的无线、无电池工具。这种受生物启发的制造方法使得制作低成本、高时空分辨率的现场数据收集仪器成为可能，特别是在没有监测数据的偏远地区。这项创新研究为我们打开了一个全新的视角，展示了科技与自然和谐共生的美好未来。