如今,能夠飛行、跳躍或滾動的機器人,如同任何耗盡能量的裝置一樣,必須加油或充電。未來新一代的自我維持機器人可能會透過啃食死去的昆蟲、腐爛的植物甚至是人類的排洩物來幾乎永遠地運轉下去。
能夠將自身接入生物世界的自然界的機器人的願景已在世界各地的多個實驗室中初具雛形,甚至美國宇航局也對利用微生物為太空機器人提供動力表現出了新的興趣。但是,一家英國實驗室自2002年以來一直在機器人先驅的工作基礎上,製造出小型“生態機器人”,這些機器人從微生物燃料電池中提取能量。
“能夠食用生物燃料的機器人幾乎可以在任何地方找到足夠的燃料,”布里斯托爾機器人實驗室的微生物學家約翰·格林曼說,該實驗室是西英格蘭大學和布里斯托大學的合資企業。“地球上任何地方都有有機物——森林裡的樹葉和土壤,甚至是人類的排洩物,如尿液和糞便。”
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第一代生態機器人(創建於2003年)由以精製糖為食的大腸桿菌提供動力。然後,“生態機器人-II”(2005年)利用汙泥微生物分解死去的蒼蠅、蝦殼和腐爛的蘋果。最後,“生態機器人-III”(2010年)展示了一個“消化”機器人如何也傾倒其剩餘的廢物,從而使其微生物不會被自身的汙垢毒害,並可以繼續為機器人提供動力。
布里斯托爾機器人實驗室(BRL)的機器人學家伊奧尼斯·耶羅普洛斯說:“生態機器人-III是一種從環境中收集食物和水的機器人。“它執行我們設計給它的任務,並且在一天結束時,它會清除自己的廢物。它實際上把糞便拉進了自己的‘垃圾’托盤裡。”
耶羅普洛斯、格林曼和BRL主任克里斯·梅爾胡什將功勞歸於其他研究人員,他們首先展示了機器人如何利用細菌,並率先開發了由汙泥供電的微生物燃料電池。但是,他們透過製造能夠執行任務的機器人——例如維護迴圈系統,並在移動到食物、水或光線時無線報告其環境——從而推動了該領域的發展,這些機器人僅由微生物燃料電池(MFC)供電,以消化有機物並傾倒任何廢物。
格林曼告訴《創新新聞日報》說:“我們知道,只要給微生物燃料電池提供食物,它們就會一直執行下去;它們沒有任何機械故障。它們可以執行20或30年。只要微生物生長,它們就可以繼續運轉。”
生態機器人團隊的技術工作並沒有被忽視。他們在2011年末獲得了比爾和梅琳達·蓋茨基金會的資助,以便他們可以推進微生物燃料電池堆疊的極限,這些堆疊透過將人類的尿液或排洩物轉化為有用的電力,為收音機或其他裝置供電,從而幫助解決衛生和能源需求。
耶羅普洛斯說,人類的排洩物可能有一天也有助於為在長途太空任務或行星殖民地中陪伴宇航員的太空機器人提供動力。在地球上,機器人可能會在不斷增長的城市的廢墟中爬行,或者在野外獨自生存多年。
目前,機器人的活動仍然受到微生物燃料電池可用功率的限制,因此它們必須靜止不動並給電池充電,才能進行短時間的活動。但是,生態機器人團隊希望每一種新的機器人都能縮小尺寸,並且根據增加微生物燃料電池的堆疊來獲得更多可用功率——這是生態機器人-IV的目標。
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