Row-bot làm sạch nước bẩn và tự cung cấp năng lượng bằng cách ăn vi khuẩn

Anonim

Row-bot làm sạch nước bẩn và tự cung cấp năng lượng bằng cách ăn vi khuẩn

Rô bốt

Colin Jeffrey

Ngày 17 tháng 11 năm 2015

4 hình

Row-bot với miệng mở để lấy nước - hình nhỏ cho thấy miệng kín (Tín dụng: Đại học Bristol)

Lấy cảm hứng từ con bọ thuyền nước, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Bristol đã tạo ra Row-bot, một nguyên mẫu robot được thiết kế để vượt qua đỉnh nước trong ao hoặc hồ bẩn và "ăn " các vi khuẩn nó múc lên. Sau đó, nó phá vỡ những thứ này trong dạ dày nhân tạo của nó để tạo ra năng lượng cho chính nó. Theo cách này, nó tạo ra đủ sức mạnh để liên tục thúc đẩy bản thân tìm kiếm thêm vi khuẩn để kiếm ăn.

Row-bot bao gồm hai yếu tố chính - cơ chế đẩy để di chuyển Row-bot xung quanh bằng cách sử dụng một mái chèo được vận hành bởi một động cơ cực nhỏ 0, 75 watt, động cơ DC chải và "dạ dày, " trong đó một tế bào nhiên liệu vi khuẩn (MFC) cung cấp dòng điện cho động cơ cung cấp năng lượng cho mái chèo.

Toàn bộ hệ thống hoạt động khi robot ăn một ít nước, với MFC tạo ra điện từ vi khuẩn có trong nó, cho phép nó tạo ra một vài nét của mái chèo. Chuyển động này sau đó cho phép Row-bot tiếp nhận nhiều nước bẩn hơn và quá trình bắt đầu lại từ đầu. Đây là điều khiến Row-bot khác biệt so với các robot bơi thu nhỏ tương tự khác (như Harvard Microrobotics 'Robobee); nó được cung cấp năng lượng hoàn toàn từ phương tiện mà nó bơi.

Loài côn trùng lái thuyền nước mà Row-bot mô phỏng có chân được bao phủ bởi lông để tối đa hóa diện tích bề mặt trong cơn đột quỵ và làm sụp đổ để giảm thiểu lực cản trong quá trình phục hồi. Do đó, thiết kế của các mái chèo của Row-bot cũng thay đổi để tối đa hóa hiệu quả.

Được xây dựng từ cấu trúc hỗn hợp in 3D với khung cứng hỗ trợ màng đàn hồi, mỗi mái chèo được kéo dài ra để tăng diện tích bề mặt mái chèo trong quá trình đột quỵ điện. Màng có bản lề thay đổi góc tấn công vào phần mái chèo vẫn ở dưới nước trong quá trình phục hồi để giảm diện tích phía trước và do đó, lực cản của nó.

MFC - giống như cái được phát triển bởi Uwe Bristol để tạo ra dòng điện từ nước tiểu - được sử dụng trong Row-bot tương tự như pin nhiên liệu thông thường, ngoại trừ việc thay thế nhiên liệu phổ biến hơn để cung cấp năng lượng cho quá trình, nó sử dụng vi khuẩn để tạo ra dòng điện bằng cách bắt chước các tương tác vi khuẩn được tìm thấy trong tự nhiên.

Khi vi sinh vật được cho ăn đường trong điều kiện hiếu khí (nghĩa là với sự hiện diện của oxy), chúng tạo ra carbon dioxide và nước. Tuy nhiên, ở trạng thái yếm khí (khi không có oxy) trong MFC, chúng tạo ra carbon dioxide, proton và electron. Theo cách này, một dòng điện có thể được tạo ra giữa hai điện cực để tạo ra điện.

Các nhà nghiên cứu tin rằng thiết bị này có tiềm năng cho nhiều mục đích sử dụng như một robot tự động năng lượng, bao gồm cả viễn thám và giám sát môi trường và dọn dẹp. Theo hướng này, giai đoạn tiếp theo được lên kế hoạch cho Row-bot là tích hợp các hệ thống con giám sát và kiểm soát, cùng với một số mạch chuyển đổi bổ sung được cung cấp bởi MFC.

Kết quả của nghiên cứu này gần đây đã được trình bày trong một bài báo tại Hội nghị quốc tế về IEEE / RSJ 2015 về Robot và hệ thống thông minh (IROS) ở Hamburg, Đức.

Row-bot có một tế bào nhiên liệu vi sinh vật ăn các vi khuẩn và cung cấp năng lượng cho động cơ điện để điều khiển mái chèo để đẩy qua nước (Tín dụng: Đại học Bristol)

Được xây dựng từ cấu trúc hỗn hợp in 3D với khung cứng hỗ trợ màng đàn hồi, mỗi mái chèo trên Row-bot được kéo dài ra để tăng diện tích bề mặt mái chèo trong đột quỵ điện (Tín dụng: Đại học Bristol)

Một nguyên mẫu robot làm sạch nước tự động hút nước bẩn, Row-bot được thiết kế để "ăn " các vi khuẩn mà nó vớt lên, sau đó phá vỡ chúng trong dạ dày nhân tạo của nó để tạo ra năng lượng cho chính nó (Tín dụng: Đại học Bristol)

Row-bot với miệng mở để lấy nước - hình nhỏ cho thấy miệng kín (Tín dụng: Đại học Bristol)