Row-bot – робот с баком, полным бактерий, способный вечно плавать в грязной воде

IT новости на Учитель программирования Ру
Не так давно мы рассказывали об одной интересной тенденции – о роботах, которые черпают необходимую для их движения энергию из окружающей среды. Представитель таких роботов, Thermobot, конечности которого изготовлены из биметаллического материала, способен вечно ходить по горячей поверхности, используя ее тепловую энергию. А сейчас мы расскажем об еще одной интересной реализации подобной идеи, о роботе под названием Row-bot, у которого имеется емкость с вырабатывающими электричество бактериями и который за счет этого может вечно плавать по грязной воде, откуда бактерии получают необходимые им питательные вещества.

Робот Row-bot является детищем специалистов из Лаборатории робототехники Бристольского университета, Великобритания. Основой его энергетической системы является так называемый микробиологический топливный элемент (Microbial Fuel Cell, MFC). Такие топливные элементы вырабатывают электричество, состоящее из электронов, которые являются продуктом “окислительно-восстановительных химических реакций, составляющих основу электрогенетического анаболизма некоторых видов бактерий”.

Говоря более простым языком, бактерии питаются находящимися в изобилии в воде органическими материалами, производя свободные электроны. И пока в воде находится достаточное количество органики для того, чтобы бактерии были “сытыми, толстыми и счастливыми”, у вас будет иметься практически неисчерпаемый источник энергии, которую можно использовать в своих целях, к примеру, для того, чтобы заставить двигаться робота. Современные микробиологические топливные элементы отличаются достаточно высокой универсальностью, они могут работать в пресной воде рек и озер, в морской воде, а наибольшую эффективность они демонстрируют на сточных водах, выполняя побочную функцию ее очистки от грязи органического происхождения.

Но крошечные микробы не могут выработать большое количество энергии. Поэтому роботу требуется целая колония таких бактерий. Кроме этого, конструкция робота Row-bot, прототипом которого стал жук-водомерка, обладает высокой эффективностью с точки зрения использования энергии для его движения. Четыре конечности робота имеют поплавки, которые не дают ему утонуть и обеспечивают наличие определенного уровня воды в его микробиологическом топливном элементе. А движется робот при помощи двух “весел”, которые приводятся в действие миниатюрными электрическими приводами.

У робота Row-bot так же имеется “рот”, клапан, который впускает порцию свежей воды внутрь топливного элемента. В задней части этого элемента есть еще один клапан, через который наружу выпускается отработанная вода, которая практически очищена от органики. Цикл работы топливного элемента, от запуска порции свежей воды до выпуска отработанной, занимает три минуты. Вся вырабатываемая в течение этого цикла энергия, в количестве 1.8 Джоуля, хранится в электрическом конденсаторе с малыми токами утечки. И этой энергии хватает для того, чтобы робот смог сделать 10 взмахов своими веслами со скоростью один раз в секунду. 1 Джоуля энергии достаточно для того, чтобы робот преодолел расстояние в 20 сантиметров, а оставшиеся 0.8 Джоуля можно использовать для снабжения энергией датчиков или чего-либо еще.

Пока робот Row-bot будет находиться на воде, у него будет достаточно энергии для осуществления полностью автономного плавания. А создавался этот робот с целью проверки возможности интеграции микробиологических топливных элементов с электрическими приводами. Его конструкция может быть еще немного усовершенствована и оптимизирована, что позволит ему тратить меньше энергии на движение, а последовательное соединение нескольких топливных элементов позволит роботу получать большее количество энергии, которого хватит даже для питания лазерных датчиков малой мощности.

В конечном счете, согласно мнению исследователей, подобные роботы могут быть использованы для проведения дистанционного зондирования, экологического контроля и очистки водной среды от загрязнений. И возможность их использования в деле исследований других планет также не исключается.

Источник


Поделиться ссылочкой: