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Faszination Technik Wie bioinspirierte Roboter Pflanzensamen imitieren

Redakteur: Katharina Juschkat

In unserer Rubrik „Faszination Technik“ stellen wir Konstrukteuren jede Woche beeindruckende Projekte aus Forschung und Entwicklung vor. Heute: Die „I-Seed-Roboter“.

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INM Leibniz - Institut für Neue Materialien gGmbH
Inspiriert von Ahorn-Samen sollen die Bio-Roboter Boden- und Klimaqualität untersuchen.
Inspiriert von Ahorn-Samen sollen die Bio-Roboter Boden- und Klimaqualität untersuchen.
(Bild: ©Jan - stock.adobe.com)

Roboter, die Pflanzensamen imitieren, sollen dazu beitragen, den Klimawandel besser zu verstehen. Die Idee dahinter: Intelligente Samen, sogenannte „I-Seed-Roboter“, sollen Boden- und Klimaparameter überwachen, z. B. das Vorhandensein von Schadstoffen, Feuchtigkeit, CO2-Gehalt, Temperatur und Wasserqualität. Das entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im EU-Projekt „I-Seed“. Mit dabei: Das Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM).

Das Gleichgewicht natürlicher Ökosysteme zu verstehen, zu überwachen, wiederherzustellen und zu bewahren ist notwendig, um die Artenvielfalt zu erhalten.

Barbara Mazzolai, Koordinatorin des I-Seed-Projekts

Inspiriert von der Natur

Bei der Konstruktion der Roboter lassen sich die Wissenschaftler von speziellen Pflanzensamen inspirieren, die fliegend oder bohrend ihr Ziel erreichen, z. B. die Samen von Ahorn oder Reiherschnabel. Sie untersuchen zum einen die Morphologie der Pflanzensamen und deren Ausbreitungsmechanismen. Zum anderen forschen sie nach multifunktionalen Materialien für die Roboter, die biologisch abbaubar sind und die Umwelt nicht belasten.

Das multidisziplinäre Team von I-Seed will auf den Fähigkeiten von Pflanzensamen basierende neue und umweltverträgliche Technologien schaffen. Das Hauptziel des Projekts ist es, zwei Arten von biologisch abbaubaren weichen Robotern mit unterschiedlichen Eigenschaften zu entwickeln: I-Seed-Ero und I-Seed-Sam.

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Hintergrund

Das Leibniz-Institut für Neue Materialien ist Partner im EU-Projekt „I-Seed“. Ziel des Projekts ist es, intelligente, von Pflanzensamen inspirierte weiche Roboter zu entwickeln, die sich am und im Boden verteilen, um Boden- und Klimaparameter zu überwachen. Das Projekt wird von fünf europäischen Partnern durchgeführt und vom renommierten Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) koordiniert. ISeed startete im Januar 2021 und erhält Fördermittel in Höhe von vier Millionen Euro aus dem FET Proactive-Programm der Europäischen Union.

Software verfolgt die Position der intelligenten Samen

I-Seed-Ero soll die Form eines Korkenziehers erhalten und durch Bewegung in den Boden eindringen. I-Seed-Sam hingegen wird so konzipiert, dass er fliegt und an der Bodenoberfläche arbeitet.

Eine Drohne soll die künstlichen Samen ausbringen. Durch den Einsatz einer speziellen Software können die Forschenden die Position der intelligenten Samen verfolgen. Um die Verfolgung von Ero und Sam zu erleichtern, sollen diese zudem fluoreszieren.

Lidar-System spürt Samen über große Distanzen auf

Mit Hilfe eines Lidar-Systems zur optischen Abstandsmessung können die Drohnen die Samen dann auch über größere Distanzen aufspüren. I-Seed-Roboter sollen so auch in geografischen Gebieten eingesetzt werden können, in denen derzeit keine Umweltüberwachung vorhanden ist.

Das Institut für Neue Materialien stellt fluoreszierende Markierungen und Sensormaterialien zur Verfügung, die in I-Seed-Roboter integriert und von Drohnen ausgelesen werden können. Dazu kombiniert der INM-Programmbereich Strukturbildung unter Leitung von Tobias Kraus maßgeschneiderte Partikel und Moleküle, die je nach Umweltbedingungen ihre Fluoreszenzeigenschaften ändern.

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