仿生3D打印機器人可以吞噬水中細菌
近日，由于受到水生的劃蝽甲蟲（又稱水船蟲）的啟發，英國布里斯托爾大學（University of Bristol）的研究人員研發出了一種3D打印的機器人Row-bot（意為劃水機器人），這種機器人能夠在湖泊和池塘的表面自我推進或“劃行”，并且能夠在行走的過程中吞噬微生物獲取能量，因此它不需要充電也能永遠運行下去，直到壞掉。科學家們認為它可以用來清理水質或者進行環境監測。
Row-bot在水中張開口——右上的插圖為口部關閉
據中國3D打印網了解，這個機器人的原型是由兩個仿生的子系統組成的：首先是推進系統，可以讓甲蟲在水面上滑動；第二個是它的“肚子”，它實際上是一個微生物燃料電池（MFC），可以將從水中獲取的微生物轉換為電能，驅動電機。簡單地說就是：這個機器人攝取富含細菌的水，MFC將后者轉化為電力，然后驅動機器人劃行并獲取更多的水，如此周而復始。
為了盡可能地提升Row-bot的運動效率，科學家們對水船蟲進行了深入研究。據他們解釋稱，水船蟲的腿上布滿了輔助游泳的毛，這使它在向后劃水的時候能夠獲得最大的推力，而在收回的時候腿毛收攏又能減少阻力。而科學家們的劃水機器人的推進系統則是由一個微小的0.75瓦有刷直流電機驅動的3D打印槳組成的。
水船蟲的形象
這種槳實際上是一種3D打印的復合結構，它是由剛性的框架支持著彈性膜組成的。這層膜可以拉伸以增加槳葉的表面積，同時借助其集成的鉸鏈，它可以在收回時，在槳葉仍然在水里的時候改變其角度，從而降低了阻力，提高整體效率。研究人員們補充說，它的剛性框架是用基于光聚合物的VeroWhite丙烯酸3D打印而成的，而上面的覆膜則是用TangoBlack材料3D打印的。
現在，它的推進系統說清楚了，那么Row-bot是怎么清理水環境的呢？這主要靠它裝有MFC的胃來實現。在MFC中，污染水中的細菌很容易被分解成二氧化碳、質子和電子，從而為電池提供燃料產生電流。
“它產生的能量超過了為完成再次供能而進行的機械運動所需的能量。”研究人員們寫道。
上個月在德國漢堡舉行的2015 IEEE/RSJ智能機器人國際會議上，研究人員們以論文的形式提交了自己的研究結果，論文題目為《Row-bot：一種能量充沛的自主式人造水船蟲（Row-bot: An Energetically Autonomous Artificial Water Boatman）》。論文作者為Hemma Philamore、Johathan Rossiter、Andrew Stinchcombe和Ionnis Ieropoulos，他們都來自布里斯托爾大學。
“這項研究展示了一種適合長時間在環境中自主運行的機器人系統。”研究人員們說，并且補充說，這項工作是開發自主式機器人的關鍵一步，也是首次使用一個MFC實現的可行的機器人應用，顯示了將MFC作為機器人的一種能量來源的可能性。
據中國3D打印網了解，科學家們的下一步將在Row-bot身上增加監視、遠程傳感和控制系統，并將其用于在環境監測和清理項目。例如，他們可以用來監測湖泊污染物或致命的病原體，如果發現，可以部署更多的劃水機器人或其它系統來恢復水質。
(責任編輯：admin)
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