La robótica vive una etapa floreciente con la ayuda de nuevas tecnologías como la inteligencia artificial, pero aún tiene retos importantes como minimizar su impacto en aquellos entornos naturales en los que se introduce. Frente a los pesados y metálicos robots con forma de perro de Boston Dynamics o aquellos que cargan cajas en grandes almacenes, está la rama de la robótica blanda que diseña sistemas más inspirados en la naturaleza para, por ejemplo, monitorizar las plantaciones agrícolas y ayudarlas a suavizar los efectos de la sequía como la que sufren cada día más regiones en España.
Cientos de semillas aladas caen al suelo en un amplio terreno, su función no es la de reproducir su genética y generar nuevas plantas, sino vigilar las condiciones climáticas del terreno y favorecer el cultivo. Son las semillas robóticas, Acer i-Seed, que investigadores del Instituto Italiano de Tecnología (IIT) y del Instituto Leibniz de Nuevos Materiales de Alemania han presentado recientemente.
La temperatura, la humedad o la contaminación son algunos de los factores ambientales que este equipo de científicos pretende estudiar en el futuro con estas semillas artificiales luminiscentes. Su propuesta se ha publicado en la revista científica Science Advances, donde detallan los beneficios de estos pequeños biosensores y su eficacia para llegar más lejos que otros dispositivos robóticos actuales.
Vigilar sin contaminar
El monitoreo continuo y distribuido del clima o de alguna plantación agrícola es clave para aportar claridad en la búsqueda de nuevas estrategias contra el cambio climático, así como la conservación de los cultivos que tantos quebraderos está dando a los agricultores por la escasez de agua. Sin embargo, el uso de las tecnologías habituales en las que los sensores se reparten por el terreno supone una serie de riesgos de impacto ambiental. Suelen ser tecnologías costosas, que generan desechos electrónicos en ambientes naturales.
Con este mismo objetivo se presentan muchos inventos en los que la inspiración en plantas e insectos es recurrente. Recientemente la Universidad de Washington desarrollaba un pequeño robot, MiliMobile, con ruedas y placas solares algo más grande que una pulga. No es el único, algunos se han inspirador en los dientes de león para llegar más lejos en la vigilancia del cambio climático, incluso para monitorear la contaminación ambientar con chips voladores más pequeños que una hormiga.
Acer i-Seed
Estos últimos cambian de color para indicar la presencia de contaminantes y se disuelven en el agua subterránea con el paso del tiempo. Dos cualidades similares a las que presentan los nuevos Acer i-Seed que protagonizan este artículo y permiten un menor impacto en el medioambiente, al mismo tiempo que transmiten la información recogida al dron que les sirve de apoyo aéreo.
Semillas aladas artificiales
"Este estudio demuestra que imitar las estrategias o estructuras de los seres vivos y replicarlas en tecnologías robóticas son elementos clave para obtener innovación con bajo impacto ambiental en términos de energía y contaminación", comentó Barbara Mazzolai, Directora Asociada de Robótica del IIT y Directora del Laboratorio de Robótica Suave Bioinspirada (BSR).
Estos pequeños sensores nacen imitando la forma de las semillas del Arce para conseguir la misma potencia de dispersión en grandes distancias y con un mínimo uso de la electrónica. Cuando las semillas de arce, también conocidas como sámaras, maduran, estas se desprenden de las ramas y caen al suelo, pero antes son arrastradas y dispersadas por el viento a grandes distancias, gracias a su única ala.
Acer i-Seed
Los frutos de los arces cuentan con un ala asimétrica, prácticamente idéntica a las palas de una hélice aeronáutica, mientras el fruto cae, esta ala provoca un movimiento giratorio que retarda la llegada al suelo, favoreciendo el alejamiento de la semilla. "La misma especie de semilla fue la que quizás inspiró al genio Leonardo da Vinci a redactar su vite aerea", sugieren los investigadores.
Para medir la temperatura del suelo y comunicarla externamiente sin necesidad de una larga lista de componentes tecnológicos, la composición de la semilla artificial es de material biocompatible y compostable. La base es de ácido poliláctico (PLA) con partículas de lantánidos fluorescentes, las cuales no son tóxicas, pero sí son sensibles a la temperatura. Finalmente, las semillas artificiales luminiscentes se fabrican mediante técnicas de impresión 3D.
[El genial invento con el que ahorrar en luz y calefacción: sólo necesita sol y no requiere placas]
La altura de las ramas del Arce desde las que vuelan las semillas, se recrea con un dron para lanzar las semillas artificiales sobre el terreno que se quiere estudiar. Una vez que las i-Seeds han aterrizado, el dron toma imágenes de ellas equipado con un sistema fLiDAR (detección y alcance de luz fluorescente).
Este sistema emite luz infrarroja cercana, lo que hace que las partículas de lantánidos en las i-Seeds adquieran fluorescencia y sean detectadas por el dron. La temperatura del suelo se determina mediante el cambio de la fotoluminiscencia, como su color e intensidad. Estos detalles son "leídos" por el dron que sobrevuela el lugar.
Acer i-Seed
Esto permite un seguimiento remoto y distribuido de la temperatura del suelo y otros parámetros sobre los que se encuentran. Los investigadores ya han probado al aire libre el I-Seed Acer con este procedimiento y demostrando su viabilidad.
Aunque este proyecto se ha centrado en la capacidad de monitorizar la temperatura de las semillas, los investigadores están considerando incorporar partículas fluorescentes sensibles a otros parámetros ambientales, como la humedad, el nivel de CO2 o contaminantes. El estudio ha contado con fondos de la Unión Europea gracias al proyecto I-Seed, coordinado por IIT y en colaboración con el instituto alemán.