满腹微生物,可在脏水中游泳的机器人

几乎在每个方面,机器人要胜过动物。嗯,确实是这个样子的,在一些事情上,机器人偶尔很不错地完成它们的任务。但在这些事情中,都没能实现能量自动供给,换句话说,也就是需要人类补给它们的燃料,它们才能不停地、无休止地工作。有些机器人能长时间自主工作:在他们当中,能量来源要么是放射性物质,要么是太阳能电池板,这也大幅缩减了它们的工作时间。在有些情况下,对于机器人来说一个更好的能源供给方式,可以像动物那样,自己寻找「食物」,匹配各自的能源需求。

[caption id="attachment_5814" align="aligncenter" width="620"]图片:布里斯托大学 图片:布里斯托大学[/caption]

虽然曾经一直被当作是疯狂的想法,但现在看来,淡化了许多;再者,充满微生物的「能源细胞」已经实现了。在英国的Bristol Robotics实验室,研究者们一直在开发一个Row-bot机器人。它可以四处游动,利用自身的「微生物燃料电池」直接从水中获取能量。这个「微生物燃料电池」被看作是机器人的「智能胃」。

据研究人员介绍,微生物燃料电池(MFC)通过细菌合成代谢过程中的氧化还原反应电子转移实现发电。更具体地说,在设备的帮助下,他们解释,「未加工的有机生物质,被同时用作细菌培养的变质剂和燃料的阳极电解液,为反应提供燃料,最终形成环境生物相容性的发电方式。」简单地说,微生物在水里吃生物燃料和释放电子,只要有足够的水和生物燃料,保持微生物成长;他们就会提供电子,维持机器人工作的能源。MFC电池可以在各种水里工作,包括河流和湖泊的淡水,海水,甚至能净化污水。

微生物非常小,个体并不能产生大量的能量。所以要想有效工作,你要么是利用多个燃料电池,要么机器人本身的效率非常高。仿照水甲虫制作,Row-bot非常有效。它有两个侧桨用来移动,浮起的小脚防止自身溺水,肚子里有一块微生物燃料电池。它有一个嘴巴,可以打开为体内的燃料电池摄取水;反应结束后,废液从它的屁股流出端口。每次机器人张开它的嘴,向前游,然后摄入淡水燃料到自己的MFC肚子,消化3分钟,然后在游的同时排出废液,摄入新的淡水燃料。Row-bot MFC所产生的能量存储在一个电容器,在一个周期(从张嘴,游10步,每步大约每秒,然后关闭口),它只消耗1.8焦耳能量。20厘米运动约产生1焦耳的剩余能量,可以用于功率传感器或激光炮塔。

rowbot2

只要Row-bot待在水里,MFC就能使它或多或少地实现自治,尽管当前的设计主要是试验MFC的执行器,看看它的工作原理。目前,Row-bot需要有更多的优化,减少身体阻力和找到最有效的组合桨,以及改变机器人的「脚步」,更好地去模拟实际的水甲虫。另外,如果你需要更多的能量供给那些提到的激光炮塔,可以配置多个mfc电池串联。

最后,研究者建议Row-bot可以为应用程序开发等,例如遥感环境监测和清理,即使太空探索,未来也不是不可能。

这就是「Row-bot」。懂了吗,哈~~

机器之心编译出品。编译:黄志臻。

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