Al via Il progetto europeo I-Seed

Il nuovo progetto europeo I-Seed combinerà robotica bioispirata, materiali soffici e innovativi, e intelligenza artificiale per sviluppare robot innovativi ispirati ai semi delle piante e in grado di agire come sensori per il monitoraggio dei parametri di salute del suolo, quali la presenza di inquinanti, e dell’aria, come i livelli di CO₂, temperatura e umidità. I “semi intelligenti”, denominati robot I-Seed, saranno biodegradabili, rispettando così l’ambiente. Il progetto sarà coordinato da Barbara Mazzolai, dell’IIT-Istituto Italiano di Tecnologia, e coinvolgerà 5 partner europei provenienti da Italia, Germania, Paesi Bassi e Cipro. Oltre all’IIT, in Italia sono coinvolti l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna e l’Istituto sull’inquinamento atmosferico del CNR.
I-Seed è stato finanziato con un contributo complessivo di 4 milioni di euro dall’Unione Europea nell’ambito del bando FET Proactive Environmental Intelligence 2020, volto a incentivare progetti di ricerca che delineino una strategia europea in merito a un sistema di intelligenza ambientale. I ricercatori di I-Seed si ispireranno, come ha fatto Leonardo da Vinci con la sua “vite aerea”, al comportamento dei semi delle piante; le piante, infatti, utilizzano diverse strategie di dispersione dei semi, come quella aerea, tramite il vento, o mediante strutture che rendono i semi capaci di scavare per penetrare nel suolo, come i semi di Samara e quelli di Erodium cicutarium, rispettivamente. Tali capacità sono utilizzate dalle piante per sopravvivere e replicarsi, ed è un aspetto fondamentale per l’ecologia vegetale e per garantire il benessere delle generazioni future. Il progetto I-Seed, quindi, si concentrerà sullo studio della morfologia dei semi delle piante, delle loro abilità di dispersione e anche sullo studio di materiali biodegradabili multifunzionali. L’obiettivo principale è quello di ottenere due tipi di robot soft, miniaturizzati, auto-distribuibili e biodegradabili con caratteristiche differenti: I-SEED ERO e I-SEED SAM.
I-Seed ERO sarà un robot soffice in grado di penetrare nel terreno attraverso un movimento reso possibile dalla sua particolare forma a “cavatappi”, mentre il robot I-Seed SAM volerà e opererà in aria e sulla superficie del terreno. La procedura di dispersione dei semi avverrà attraverso un drone che li spargerà sui terreni di campi coltivati o praterie e – mediante l’uso di un software specifico – i ricercatori saranno in grado di tracciare la loro posizione precisa e monitorare le condizioni del terreno. Per facilitare la procedura di tracciamento, i semi intelligenti saranno fluorescenti e i droni utilizzeranno un sistema LIDAR per rilevarli a distanza. Tutto ciò permetterà di usare gli I-Seed robots anche in aree geografiche dove al momento non è presente alcuna forma di monitoraggio ambientale.
“Comprendere, monitorare, ripristinare e preservare l’equilibrio degli ecosistemi naturali è necessario per salvaguardare la biodiversità delle specie” commenta Barbara Mazzolai, coordinatrice del progetto I-Seed e vicedirettore per la Robotica dell’IIT. “Con un team fortemente multidisciplinare, il nostro progetto mira a sviluppare nuove tecnologie che siano rispettose dell’ambiente e dall’ambiente sono ispirate, come appunto la morfologia e le capacità di dispersione dei semi delle piante. Tali nuovi robot saranno utili per proteggere e migliorare la qualità dell’aria e del suolo e gestire efficacemente le risorse naturali.”
Entrambi i robot I-Seed verranno utilizzati per rilevare parametri ambientali attraverso l’applicazione di materiali multifunzionali che fungono da sensori e attuatori allo stesso tempo. Questi innovativi semi robotici si degraderanno grazie ai polimeri utilizzati per la loro produzione, combinando anche materiali soffici e rigidi per le parti in movimento (PLA, PLC, Hydrogel). I ricercatori, quindi, implementeranno le reti di sensori attraverso una struttura innovativa, a basso costo ed ecologicamente responsabile, poiché costituita da materiali biodegradabili.
I ricercatori dell’IIT si occuperanno della progettazione e realizzazione dei due robot I-SEED ERO e I-SEED SAM, partendo dallo studio della biomeccanica dei semi naturali e investigando nuove soluzioni ingegneristiche, di progettazione e di materiali bioispirati. Il gruppo, coordinato da Barbara Mazzolai, ha una forte expertise nello sviluppo di prototipi robotici bioispirati. Mazzolai, infatti, è stata coordinatrice nel 2012 del progetto europeo che ha dato vita al primo robot pianta al mondo, il Plantoide, capace di riprodurre il comportamento delle radici; e a partire dal 2019 coordina il progetto, GrowBot, per lo sviluppo di robot ispirati alle piante rampicanti.
Il team dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna, formato da Antonio De Simone e da Alessandro Lucantonio, contribuirà allo sviluppo di modelli matematici che serviranno per definire la mobilità dei due robot progettati all’interno di I-Seed. I modelli saranno utilizzati per interpretare il comportamento dei semi vegetali e per ottimizzare le prestazioni di quelli ingegnerizzati.
Il gruppo di lavoro del CNR-IIA, coordinato da Nicola Pirrone, studierà la rete di sensori per l’analisi ambientale capaci di funzionare in scenari reali, e identificherà i siti dove i robot seme verranno testati. Inoltre contribuirà alla definizione di protocolli di standardizzazione per il loro funzionamento nonché alla realizzazione dell’infrastruttura cloud per la condivisione dei dati e l’interoperabilità dei sistemi di fog/edge computing attraverso l’utilizzo di modelli di intelligenza artificiale.
Oltre ai partner italiani, il consorzio, coordinato dall’Istituto Italiano di Tecnologia, comprende il Leibniz Institute for New Materials, l’Università di Wageningen e Olyseus Innovations.