Soluzioni robotiche ispirate alle piante

Gli esseri umani di solito capiscono problemi e soluzioni dalla prospettiva animale, tendendo a vedere le piante come organismi passivi che non "fanno" quasi niente, ma anche le piante si muovono e percepiscono, e lo fanno in modi molto efficienti.

Barbara Mazzolai dell' Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) coordina il progetto del 7° PQ - PLANTOID finanziato attraverso il programma Tecnologie future ed emergenti (FET) . A suo avviso gli esseri umani possono imparare molto dalle piante. "Il nostro scopo è progettare, realizzare prototipi e dimostrare una nuova generazione di tecnologie TIC hardware e software ispirate alle piante. Ci sono potenziali applicazioni per queste tecnologie nell'agricoltura, la medicina e persino l'esplorazione dello spazio.

Il prototipo PLANTOID è stato progettato con due radici funzionali: una radice dimostra le capacità di piegarsi, reagendo a input di sensori che si trovano sulla punta della radice. In questo modo, la radice si piega per aggirare un ostacolo o prodotti aggressivi o tossici. Una seconda radice dimostra la crescita artificiale. "Strati di nuovi materiali vengono depositati vicino alla punta della radice per produrre una forza che spinge la radice a penetrare nel terreno", spiega Mazzolai. In pratica, il robot cresce costruendo la sua struttura e penetrando nel terreno.

Le radici sono connesse a un tronco che alloggia un micro-computer. Il tronco stesso è fatto di plastica ed è stato prodotto usando una stampante 3D. Infine, proprio come le foglie naturali, le "foglie" del robot PLANTOID hanno sensori capaci di valutare le condizioni dell'ambiente, come la temperatura, l'umidità, la gravità, il tatto e i fattori chimici.

Un design unico che sfrutta le proprietà tipiche delle piante

Sostenuto con 1,6 milioni di euro di finanziamenti dell'UE, il progetto PLANTOID è stato il primo ad aver progettato e sviluppato soluzioni robotiche basate su modelli vegetali. Il prototipo non è stato costruito con in mente una particolare applicazione, ma rappresenta una dimostrazione di nuove tecniche robotiche. Mazzolai spiega che tra le applicazioni reali in futuro potrebbero esserci la rilevazione e l'analisi di concentrazioni di sostanze inquinanti (ad es. metalli pesanti) o sostanze nutrienti nell'ambiente, nonché la mappatura e il monitoraggio delle condizioni del suolo terrestre.

Le piante robot potrebbero essere particolarmente adatte all'esplorazione spaziale; potrebbero infatti scavare e impiantarsi su mondi alieni, seguendo indicazioni sensoriali e adattandosi a condizioni esterne potenzialmente difficili.

Tra le altre applicazioni promettenti potrebbero esserci robot endoscopici flessibili per delicate applicazioni chirurgiche nel settore medico, mentre piante robot più grandi potrebbero essere impiegate nelle operazioni di ricerca e soccorso, per esempio in seguito a un disastro naturale.

"Le piante sono molto efficienti in termini di consumo energetico quando si muovono - dice Mazzolai - e questo suggerisce molti approcci per il mondo della robotica, senza il bisogno dei muscoli e quindi non necessariamente simili a quelli usati dagli animali". Le particolari caratteristiche delle piante potrebbero diventare una fonte di ispirazione per nuove aziende in grado di produrre dispositivi robotici intelligenti e utili, simili alle piante.

I ricercatori di PLANTOID dovrebbero completare il progetto triennale ad aprile 2015. Attualmente stanno lavorando per integrare più funzioni in una singola radice, permettendole di penetrare e muoversi contemporaneamente nel terreno. Altri interessanti temi riguardano le strutture delle piante in grado di sfruttare l'energia ambientale esterna.

Si stanno inoltre chiedendo se le piante siano capaci di un comportamento "intelligente", ovvero se la crescita dei robot possa cambiare nel tempo, sulla base di esperienze precedenti. Questo potrebbe portare allo sviluppo di dispositivi ancora "più intelligenti" capaci di percepire, ma anche di seguire stimoli e prendere decisioni.


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