Tanaman Alam Merupakan Benih Inspirasi Teknik

Tanaman Alam Merupakan Benih Inspirasi Teknik

Sebagian benih Pelargonium carnosum mengendur sebagai respons terhadap perubahan kelembaban, dan benih tersebut menggali ke dalam tanah.

Periset di Korea Selatan telah secara kuantitatif mendekonstruksi apa yang mereka gambarkan sebagai "strategi mobilitas cerdik" benih yang dilumuri sendiri secara berputar ke tanah. Ini adalah contoh dari banyak cara alam menggunakan geometri biologis untuk memberi tanaman kemampuan otot.

Profesor Ho-Young Kim, dari Universitas Nasional Seoul di Korea, mengumpulkan rekan-rekannya untuk memulai sebuah proyek penelitian berdasarkan inspirasi yang dia dapatkan dari menonton sebuah film dokumenter tanaman. Benih bermanuver untuk menggali tanah menggunakan pelengkap yang digulung, yang dikenal sebagai awn, yang merespons kelembaban. Tim menyelidiki penggalian awn ini dan menemukan bagaimana kecambah nubile tampaknya menirukan bor untuk mengubur diri mereka sendiri. Temuan mereka, yang diterbitkan minggu lalu di jurnal Physics of Fluids, dapat memiliki implikasi dramatis untuk memperbaiki robotika pertanian.

"Kami terkejut bahwa tanaman tersebut dapat menghasilkan gerakan yang efektif tanpa otot. Kami segera menyelidiki spesies tanaman dengan benih yang menggali sendiri dan mengidentifikasi spesies tanaman dengan menggunakan strategi penggalian serupa," kata Wonjong Jung, mantan siswa Kim dan sekarang peneliti senior. Di Samsung Advanced Institute of Technology di Korea. "Meskipun benih beberapa tanaman seperti gandum liar memiliki pohon melengkung sederhana yang hanya menunjukkan gerakan lentur, benih tanaman lain dengan heliks dapat menghasilkan gerakan rotary untuk digali. Kami berpikir bahwa sangat mungkin benih tersebut berputar sendiri untuk memudahkan penggalian."

Tim peneliti mempelajari bibit dari spesies Pelargonium berbunga, yang secara heliks melingkar bereaksi terhadap kelembaban, menunjukkan ekspansi higroskopik. Di lingkungan yang lembab, lingkungannya yang biru harus diluruskan. Jika benih berlabuh, reaksi ini dapat menciptakan daya dorong terhadap tanah karena koil unwinding memutar dan mengubur benih secara serentak.

"Karya kami menerangi fungsi dan keindahan desain yang mengejutkan ini," kata Kim Wonjung, seorang profesor di Universitas Sogang di Korea. "Meskipun tanaman pada umumnya tidak dapat menghasilkan gerakan aktif karena kurangnya otot, beberapa benih telah berevolusi untuk menciptakan genangan menuju lingkungan perkecambahan yang lebih baik. Yang lebih mengejutkan lagi, ketika bentuk heliks dieksploitasi, strategi penguburan sangat baik untuk mengurangi hambatan."

Selain menyoroti perkembangan mekanis yang menakjubkan dari evolusi, model matematika yang dihasilkan dari karya ini memiliki aplikasi langsung pada robotika generasi sekarang dan generasi berikutnya. Memahami mekanisme benih ini dan bagaimana gerak mereka mengurangi gaya tarik lingkungan granular tanah memperdalam wawasan kita tentang desain mesin penggali tanah.

"Untuk mendapatkan informasi lingkungan seperti polusi tanah di daerah yang tidak terjangkau seperti planet ruang angkasa, medan perang, atau daerah bencana, robot kecil dibutuhkan," kata Kim. "Penelitian kami telah menunjukkan pengurangan drag partikel dengan rotasi, yang menginformasikan metode peramalan penyusup yang efisien untuk menggali robot. Selain itu, tenda yang membesarkan diri memberi inspirasi untuk merancang robot non-bermotor yang merespons berbagai rangsangan seperti panas, cahaya, dan kelembaban."

Informasi lebih lanjut: "Pengurangan hambatan granular yang diilhami oleh bibit rotary yang menggali sendiri," Fisika Cairan (2017).

Tweet