Нежный роботизированный захват делает «уколы» сенсоров и генов листьям растений для умного сельского хозяйства
Исследователи из Корнеллского университета разработали мягкое роботизированное устройство, которое бережно захватывает и вводит в живые листья растений сенсоры для мониторинга окружающей среды и генетический материал для будущей биоинженерии. Устройство обеспечивает безопасную и воспроизводимую доставку, что является ключевым шагом для точного, основанного на данных сельского хозяйства. Результаты опубликованы в Science Robotics.
Как это работает
- Устройство использует мягкий губчатый наконечник, который создает нежное равномерное давление.
- Конструкция из мягкого материала и актюатора оптимизирована с помощью программного моделирования и 3D-печати, что позволяет адаптироваться к разным типам и формам листьев.
- Метод наносит значительно меньше повреждений, чем инъекции шприцем или вакуумная инфильтрация, и расширяет эффективную площадь проникновения более чем в 12 раз.
Демонстрация возможностей
Устройство успешно протестировали на устойчивых к проникновению листьях подсолнечника и хлопка с эффективностью доставки более 91%. Были использованы два типа зондов:
- AquaDust: гелевая частица, которая флуоресцирует в ответ на водный стресс, позволяя отслеживать уровень гидратации растения.
- RUBY: генетически закодированный репортер, вызывающий появление красной пигментации в месте успешной генетической трансформации.
Значение и перспективы
- Ближайшее применение: в теплицах для автоматического мониторинга и точного полива отдельных растений.
- Долгосрочные цели: доставка сенсоров для контроля поглощения азота, наличия болезней или метаболических изменений, а также интеграция устройства в полевые роботизированные платформы.
- Потенциальный результат: повышение урожайности и сокращение отходов, например, предотвращение стока избыточных удобрений в водоемы.
Исследование закладывает основу для минимально инвазивного мониторинга растений в реальном времени и индивидуализированного вмешательства на уровне одного растения.