Съев восемь мух, робот вкалывает пять суток

Тысячи маленьких роботов скрылись в высокой траве – боевые разведчики, датчики погоды и качества воздуха – они отныне предоставлены сами себе. И будут выживать, словно животные. Это фантастика, но она скоро может стать реальностью.

Профессор Крис Мелхиш (Chris Melhuish) из университета Западной Англии (University of the West of England), и его команда разработали робота, который вырабатывает энергию для своей "жизни" из мух или кусочков гнилых яблок.

Мелхиш — глава университетской лаборатории интеллектуальных автономных систем (Intelligent Autonomous Systems Laboratory), которая не первый год работает над различными проектами машин, способных получать энергию из природы.

 

 

А это могут быть не только солнечные батареи, но и питание. Например, мухами.

Авторы затеи полагают, что "питание" — это путь к созданию миниатюрных роботов, которые будут автономно и подолгу работать на местности, передавая по радио данные, к примеру, о загрязнении окружающей среды, в том числе — в местах, опасных для человека.

Чтобы реализовать принцип "отправил и забыл" — машинки должны находить питание сами. В буквальном смысле.

Профессор Мелхиш (в центре) и его команда стремятся сделать роботов ещё больше похожими на животных. Например — на хищников (фото с сайта ias.uwe.ac.uk).

Для этого учёные решили использовать микробные топливные элементы. Эти устройства разлагают органику и, благодаря взаимодействию определённых бактерий и химикатов в растворе, а также — подобранным материалам электродов, и с участием кислорода воздуха — вырабатывают электричество.

Цепочки реакций в таких элементах идут с отдачей электронов определёнными ионами, которые попадают к другим атомам только после пробега по внешней электрической цепи.

Именно эта цепь и отличает работу элементов от процессов питания и дыхания в животном мире. А так — всё очень похоже.

Конкретные химические реакции (окислительно-восстановительные) могут быть различными, есть несколько вариантов. Подробнее о работе микробных топливных элементов можно прочесть тут.

Хотя новый робот и двигается, его способ питания, как он задуман в окончательном виде, больше похож на способ питания плотоядного растения, такого, как этот Nepentes, заманивающего насекомых себе в "рот" (фото с сайта asiagalleries.de).

Одним из ранних шагов лаборатории в этом направлении, стало создание миниатюрного робота EcoBot I, потребляющего чистый сахар.

Однако чистый сахар в природе не найти, потому проект трансформировался в новую машину, с совершенно новыми топливными ячейками.

Это — нынешний герой — EcoBot II, который уже способен переваривать мух, чтобы вырабатывать электроэнергию.

Сверху этой круглой машинки, бегающей на маленьких колёсиках, смонтированы восемь топливных элементов.

В каждом содержится немного сточных вод, богатых бактериями, способными разложить органику. При этом энергетически ценным веществом для данного робота является полисахарид в хитине мухи, который и разрушается микробами с освобождением электронов и поставкой их на анод ячейки.

Интересно, что вариантов катода придумано два — в одном в реакции используется кислород воздуха, во втором — материал катода — ферроцианид, который не расходуется (участвует как катализатор). Оба варианта успешно прошли испытания.

Пока робот не является хищником в прямом смысле. При обкатке технологии учёные просто скармливали ему мёртвых навозных мух. Восемь таких трупиков (по одному на ячейку) позволяли роботу бегать по лабораторному столу пять суток.

Бегать, впрочем, это сильно сказано — мощность "хищных" топливных ячеек невелика, и по соотношению своей массы и содержанию энергии — они в десятки и сотни раз уступают щелочным батарейкам АА, да ещё — в десять раз дороже.

Упрощённая схема EcoBot II (иллюстрация с сайта newscientist.com).

Один микробный элемент весит 100 граммов, выдаёт напряжение 0,8 вольта и, будучи заправленным жирной мухой или эквивалентным кусочком гнилого яблока, "содержит" 37 милливатт-часов энергии.

Но зато так он может работать неограниченно долго, пока есть мухи.

Кстати, в 2001 году в этой же лаборатории был создан робот SlugBot, который, по идее, должен был питаться слизняками, самостоятельно отлавливая их на местности.

Но теперь британские инженеры говорят, что SlugBot не оправдал себя, главным образом потому, что чрезмерно низок оказался выход энергии в его "пищеварительном" цикле.

Но вернёмся к энергетике, основанной на разложении мух. Вспомним, что речь идёт не просто об элементах, но о роботе.

Что же он делает? Пока он просто ездит по столу, может идти на источник света и отсылает по радио данные о температуре в комнате.

При этом он использует тактику прерывистого движения. Один цикл — это 12 минут бездействия (в это время микробная топливная ячейка заряжает конденсатор) — и два сантиметра пробега.

Результат не впечатляет. Но ведь это только эксперимент. А для того, чтобы подобные машины можно было выпускать на природу, нужно сделать ещё один важный шаг — научить машину охотиться на мух.

Учёные сейчас как раз работают над этим. Предполагается, что топливные ячейки превратятся в ловушки, привлекающие насекомых отвратительным (для человека) запахом и всасывающие любопытное создание внутрь с помощью миниатюрного насоса.

"Одна из замечательных вещей в мухах, — рассказал профессор Мелхиш, — это то, что вы можете заставить их прилететь к вам".

Главное при этом самим не стоять с подветренной стороны.

Статья получена: Membrana.ru