如今,能够飞行、跳跃或滚动的机器人,如同任何耗尽能量的设备一样,必须加油或充电。未来新一代的自我维持机器人可能会通过啃食死去的昆虫、腐烂的植物甚至是人类的排泄物来几乎永远地运转下去。
能够将自身接入生物世界的自然界的机器人的愿景已在世界各地的多个实验室中初具雏形,甚至美国宇航局也对利用微生物为太空机器人提供动力表现出了新的兴趣。但是,一家英国实验室自2002年以来一直在机器人先驱的工作基础上,制造出小型“生态机器人”,这些机器人从微生物燃料电池中提取能量。
“能够食用生物燃料的机器人几乎可以在任何地方找到足够的燃料,”布里斯托尔机器人实验室的微生物学家约翰·格林曼说,该实验室是西英格兰大学和布里斯托大学的合资企业。“地球上任何地方都有有机物——森林里的树叶和土壤,甚至是人类的排泄物,如尿液和粪便。”
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第一代生态机器人(创建于2003年)由以精制糖为食的大肠杆菌提供动力。然后,“生态机器人-II”(2005年)利用污泥微生物分解死去的苍蝇、虾壳和腐烂的苹果。最后,“生态机器人-III”(2010年)展示了一个“消化”机器人如何也倾倒其剩余的废物,从而使其微生物不会被自身的污垢毒害,并可以继续为机器人提供动力。
布里斯托尔机器人实验室(BRL)的机器人学家伊奥尼斯·耶罗普洛斯说:“生态机器人-III是一种从环境中收集食物和水的机器人。“它执行我们设计给它的任务,并且在一天结束时,它会清除自己的废物。它实际上把粪便拉进了自己的‘垃圾’托盘里。”
耶罗普洛斯、格林曼和BRL主任克里斯·梅尔胡什将功劳归于其他研究人员,他们首先展示了机器人如何利用细菌,并率先开发了由污泥供电的微生物燃料电池。但是,他们通过制造能够执行任务的机器人——例如维护循环系统,并在移动到食物、水或光线时无线报告其环境——从而推动了该领域的发展,这些机器人仅由微生物燃料电池(MFC)供电,以消化有机物并倾倒任何废物。
格林曼告诉《创新新闻日报》说:“我们知道,只要给微生物燃料电池提供食物,它们就会一直运行下去;它们没有任何机械故障。它们可以运行20或30年。只要微生物生长,它们就可以继续运转。”
生态机器人团队的技术工作并没有被忽视。他们在2011年末获得了比尔和梅琳达·盖茨基金会的资助,以便他们可以推进微生物燃料电池堆叠的极限,这些堆叠通过将人类的尿液或排泄物转化为有用的电力,为收音机或其他设备供电,从而帮助解决卫生和能源需求。
耶罗普洛斯说,人类的排泄物可能有一天也有助于为在长途太空任务或行星殖民地中陪伴宇航员的太空机器人提供动力。在地球上,机器人可能会在不断增长的城市的废墟中爬行,或者在野外独自生存多年。
目前,机器人的活动仍然受到微生物燃料电池可用功率的限制,因此它们必须静止不动并给电池充电,才能进行短时间的活动。但是,生态机器人团队希望每一种新的机器人都能缩小尺寸,并且根据增加微生物燃料电池的堆叠来获得更多可用功率——这是生态机器人-IV的目标。
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