Row-bot rensar smutsigt vatten och driver sig själv genom att äta mikrober

Anonim

Row-bot rensar smutsigt vatten och driver sig själv genom att äta mikrober

Robotics

Colin Jeffrey

17 november 2015

4 bilder

Row-bot med mun öppen för att ta i vatten - inset visar munen stängd (Kredit: University of Bristol)

Inspirerat av vattenbåtmanen har ett lag vid University of Bristol skapat Row-bot, en robotprototyp som är utformad för att dunka sig över toppen av vattnet i smutsiga dammar eller sjöar och "äta" mikroberna det skryter upp. Det bryter sedan ned dem i sin konstgjorda mage för att skapa energi för att driva sig själv. På så sätt genererar det tillräckligt med kraft för att kontinuerligt driva sig på att söka efter fler bakterier att matas på.

Row-bot består av två huvuddelar - en framdrivningsmekanism för att flytta Row-bot runt med en paddla som drivs av en minuscule 0, 75 Watt borstad DC-motor och dess "mage " där en mikrobiell bränslecell (MFC) matar den elektriska strömmen till motorn som driver padden.

Hela systemet fungerar när roboten intar lite vatten, med MFC-enheten som producerar elektricitet från bakterierna i den, vilket gör det möjligt att göra några slag av sin paddla. Denna rörelse låter sedan Row-bot ta in mer smutsigt vatten, och processen börjar om igen. Så här sätter Row-bot sig ifrån andra liknande miniatyrsvetsrobotar (som Harvard Microrobotics 'Robobee); Det är helt drivet från det medium där det simmar.

Vattenbåtmanens insekt som Row-bot emulerar har benen täckt av hår för att maximera ytan under sträckningen och som kollapsar för att minimera drag under återhämtningsslaget. Så ändrar designen av Row-bots paddlar för att maximera effektiviteten.

Konstruerad från en 3D-tryckt kompositstruktur med en styv ram som stöder ett elastiskt membran, sträckes varje paddla ut för att öka paddelytans yta under strömslaget. Membranet har ett gångjärn som ändrar angreppsvinkeln på den sida av padden som förblir under vattnet under återhämtningsslaget för att minska sitt främre område och därmed dess drag.

MFC - som den som UWE Bristol utvecklat för att generera elektrisk ström från urin - används i Row-bot liknar en vanlig bränslecell, förutom att i stället för mer vanliga bränslen för att driva processen, använder den bakterier för att skapa en elektrisk ström genom att imitera bakterieväxlingar som finns i naturen.

När mikroorganismer matas socker i aeroba förhållanden (det vill säga i närvaro av syre), producerar de koldioxid och vatten. Men i anaeroba tillstånd (när syre inte är närvarande) i en MFC producerar de koldioxid, protoner och elektroner. På detta sätt kan en elektrisk ström skapas mellan två elektroder för att producera el.

Forskarna tror att enheten har potential för många användningsområden som en energiskt autonom robot, inklusive fjärranalys och miljöövervakning och rengöring. I detta sammanhang är nästa steg som planeras för Row-bot integrationen av övervaknings- och kontrollsubsystem, tillsammans med några ytterligare omkopplingskretsar som alla drivs av MFC.

Resultaten av denna forskning presenterades nyligen i en tidning vid IEEE / RSJs internationella konferens om intelligenta robotar och system (IROS) i Hamburg i Tyskland 2015.

Row-bot har en mikrobiell bränslecell som intager mikrober och ger ström för en elektrisk motor att köra paddlar för framdrivning genom vattnet (Kredit: University of Bristol)

Konstruerad från en 3D-tryckt kompositstruktur med en styv ram som stöder ett elastiskt membran sträcker sig varje paddla på Row-bot ut för att öka paddelytans yta under strömslaget (Kredit: University of Bristol)

En autonom robotrotsprototyp som suger i smutsigt vatten, Row-bot är utformat för att "äta" mikroberna som skopas upp, bryter dem sedan i sin konstgjorda mage för att generera energi för att driva sig själv (Kredit: University of Bristol)

Row-bot med mun öppen för att ta i vatten - inset visar munen stängd (Kredit: University of Bristol)