会钻地的木材机器人助力智慧播种
编辑：admin 日期：2023-03-03 10:00:25 / 人气：
受“钻头形”种子的启发，美国卡耐基梅隆大学教授姚力宁、浙江大学研究员王冠云联合美国宾夕法尼亚大学、雪城大学的研究人员，设计了一种基于橡木吸湿性的机器人（Eseed）作为种子载体用于空中播种，在平坦的土地上种子钻孔成功率为80%。这种机器人适用于人类难以进入的地区进行空中播种，将为农业播种、植被种植、环境检测、生态修复提供新思路。2月15日，研究团队在Nature期刊发表的研究论文被选为当期封面论文。
研究团队分析了牻牛儿种子在适应干旱气候时进化出的奇特的自发钻土机制。牻牛儿种子的身体像钻头般紧密缠绕，尾部有一个长而弯曲的尾巴。当遇到湿气时，钻头般的身体吸水后展开并不断旋转，从而使种子头部埋入土中。研究团队受此启发，对人造种子载体E-seed的材料和结构进行设计，最终开发了一套包括化学清洗和定型等五步流程来制造种子载体。
自然界牻牛儿种子的成功钻土过程对土壤和自然环境要求较高，为了使人造种子载体E-seed适用于更广泛的环境，研究团队开发了带有三条尾巴的E-seed，它能更有效地推动自身的直立，提升钻土成功率，从而超越牻牛儿种子的性能。另外，E-seed也可以通过改变种子身体大小、定制双螺旋结构等满足不同场景的需求。与现有的生物和合成湿态致动器相比，该系统最大弯曲曲率是已报道的木质弯曲致动器的45倍，并且具有相当大的弹性模量（约4.9GPa）。
在研制过程中，研究团队通过大量的环境模拟实验来验证人造种子载体E-seed对钻土和发芽的促进效果。为了进一步了解实际应用的可行性，研究人员同时对人造种子载体进行了大量的实地测试。三尾载体在两次触发循环后，在平地上的钻地成功率为80%，这得益于其尾部锚定的有利静置角度，而天然Erodium种子的成功率为0。运载工具可运载各种大小的有效载荷和内容物，包括生物肥料和白皮松种子大小的植物种子，长度约11毫米，重量约72毫克。通过对实验数据和数值模拟数据的比较，阐明了曲率变化和驱动机理，为种子载体的设计和优化提供了指导。
除种子之外，研究人员还证明了他们可以使用E-seed来传播被用作天然杀虫剂的微生物、肥料和真菌。这种生物工程技术在现实世界中的应用，对推进生态设计至关重要，可以解决多种问题，比如避免山体滑坡、减少物种入侵、助力植被恢复等。E-seed可以植入传感器，用于环境监测、协助自然勘探等，在能源收集、软机器人和可持续建筑方面有潜在的应用。
上一篇：德国木材市场报告：木材面临价高且货源紧缺！下一篇： 返回列表
内容搜索 Related Stories
推荐内容 Recommended
- 3D版南京上线 一棵树一扇窗都能看清楚09-01
- 树木修护不简单！吊车修剪也要学「爬树」08-31
- 暴雨中树木倒伏 养护工及时清理08-23
- 魏璎珞“挠痒痒”的神树08-19
- 我省共确认古树名木389棵08-17
- 江西木材经销商被抓 低价收购棺木买给家具企业赚差价08-11