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仿生“心脏”可有节律泵出液体 供机器人发电

2013年11月15日 07:03
来源:中国科技网

原标题:仿生“心脏”可有节律泵出液体

未来生态机器人能用尿液发电

“人造心脏”设备

科技日报讯据物理学家组织网11月8日报道,最近,英国西英格兰大学和布里斯托尔大学研究人员利用一种叫做“形状记忆合金”的智能材料,开发出一种“人造心脏”设备,能把人体排泄物——尿液泵入到未来生态机器人(EcoBot)的“发动机舱”,作为这种自供机器人发电用的原料。相关论文发表在最近的英国《生物灵感与仿生学》杂志上。

EcoBot是一种靠收集废物转化为电能,就能完全自动工作的机器人。现已证明,这种机器人能利用腐烂水果、蔬菜、废水、污浆和人类尿液产生自身所需电力。过去10年来,研究人员已经给EcoBot造出了4种发电机,每种都是由微生物燃料电池来发电,通过活微生物消化废有机物,产生低功率电。但目前的EcoBot是用传统发动机泵给燃料电池输送液体燃料,容易产生机械故障或堵塞。

新的“人造心脏”内体积约24.5毫升,制造材料是由形状记忆合金制成的“人造肌肉”,形状记忆合金能“记得”它们最初的形状,使人造心脏模仿人类心脏的工作模式,通过压缩泵体把液体燃料压出来。

当通电加热时,人造肌肉就会挤压心脏-泵中心的一个柔软区域,将尿液泵出来并达到一定高度,供给EcoBot的燃料电池。断电时人造肌肉会冷却,恢复为它们最初的形状,让心脏-泵休息,以备下一轮循环。以尿液为原料的一组(24个)微生物燃料电池所产生的电力足够给一个电容器充电,储存的电可用于让人造心脏再次起泵。

“人造心脏在机械构造上比传统电动泵更简单,它是靠人造肌肉纤维来产生泵运动,而不是电马达,电马达组装上更复杂。”论文第一作者、西英格兰大学精细打印研究中心的彼得·瓦特斯说,“在城市,它们可以用公共卫生间的尿液再次充电;在农村,可以用从农场收集的液体废弃物。”

未来的EcoBot可以在受到污染或猛兽出没的危险地区执行监控工作,人们只需要很少的维修。瓦特斯说:“我们推测,将来尿液发电的EcoBot将从事环境监控工作,比如检测温度、湿度和空气质量。许多EcoBot在一起,也能作为移动分布式传感网络使用。”(常丽君)

[责任编辑:杜苗] 标签:尿液 心脏 机器人
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