Робот, черпающий энергию из загрязненной воды
В лаборатории робототехники Бристольского университета разработали робота, который способен плавать в грязной воде, питаясь бактериями, почти вечно.
Способность роботов работать непрерывно без подзарядки — довольно редкое явление. Аккумулятор робота приходится периодически заряжать и в этом смысле роботы не так совершенны, как животные или люди. Возможно, когда-нибудь роботы будут самостоятельно заботиться о своей энергии, добывая пищу и перерабатывая ее в энергию.
Выполнение грязной работы — это то, чего мы ждем от роботов. Идея запустить в загрязненный водоем армию автоматизированных чистильщиков, питающихся грязью и вырабатывающих из нее энергию, удивительно заманчива. В загрязненных водах находится большое количество органических материалов, которые могут быть источником энергии. Такого робота создали специалисты из Лаборатории робототехники Бристольского университета в Великобритании.
Изображение: University of Bristol
Основой энергетической системы созданного робота Row-bot является микробиологический топливный элемент (Microbial Fuel Cell, MFC). Система таких элементов вырабатывает электричество. Это возможно благодаря окислительно-восстановительным химическим реакциям, которые составляют основу анаболизма некоторых видов бактерий.
Каждый микроб, конечно, не производят много энергии. Чтобы сделать что-то полезное необходимо много топливных элементов или очень эффективный робот. Row-bot удивительно эффективен. Он создан по образу жука-водомерки, в его «животике» — топливный элемент.
Четыре конечности робота оснащены поплавками, не дающими ему утонуть и обеспечивающими нужный уровень воды в микробиологическом топливном элементе. Движение осуществляется при помощи двух «весел», которые приводятся в действие миниатюрными электрическими приводами.
Рот является клапаном, который заглатывает свежую порцию воды для переработки. В задней части — еще один клапан, через который наружу выпускается очищенная вода. Робот не доводит воду до состояния питьевой, но обеспечивает почти полную ликвидацию органических соединений. Цикл работы топливного элемента занимает три минуты. За это время вырабатывается энергия в количестве 1.8 Джоуля, которая хранится в электрическом конденсаторе с малыми токами утечки. Этой энергии хватает для 10 движений робота своими веслами со скоростью один раз в секунду. Чтобы робот проплыл по воде 20 сантиметров достаточно одного Джоуля энергии. Оставшаяся энергия может быть использована для питания датчиков или другой полезной работы. Пока вода достаточно загрязнена, робот может двигаться.
Робот создавался с целью проверки возможности интеграции микробиологических топливных элементов с электрическими приводами. Его конструкция может быть усовершенствована и оптимизирована, что позволит тратить еще меньше энергии на движение. А благодаря последовательному соединению нескольких топливных элементов робот получит еще больше энергии.
Исследователи считают, что такие роботы как Row-bot могут быть использованы для дистанционного зондирования и мониторинга окружающей среды, а также для очистки обнаруженных загрязнений.
