为者常成肌肉就可以挤压心脏-泵宗旨的三个心软区域,前段时间新型款的机器人应用人体尿液提供能量

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。

西英格兰大学工业设计师Peter
Walters称,我们希望未来派机器人能够在城市环境中实现远程遥感监控,同时,它们也是环保机器人,公共厕所中的尿液可作为环保机器人的能量源。

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。

过去十年里,Walters和布里斯托大学的研究同事共同研制了四代环保机器人,目前最新款的机器人采用人体尿液提供能量,之前的机器人采用腐烂的农产品、死亡苍蝇、污水和烂泥作为能量源。

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。

每一种环保机器人都是由微生物燃料电池提供动力,包含着存活在人体内脏或者污水处理厂的活体微生物。它们能够消化垃圾或者尿液,并产生电子再转化为电流。

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。

研究人员现已证实微生物燃料电池可使用尿液作为动力对手机充电,目前,这支研究小组研制一种由人造肌肉构成的设备,可将人类真实尿液转化为机器人微生物发电站。这种心脏泵是由智能材料制造的,叫做形状记忆合金,它能够记忆被损伤之前的形状结构。

“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。”

使用电流加热人造肌肉将压缩心脏泵中心软体部分,迫使尿液通过一个排出口,抽吸尿液至机器人燃料电池的位置,热量消失使人造肌肉恢复了原始形状,从而使更多的尿液进入心脏泵,像心脏释放吸收更多的血液。

为者常成肌肉就可以挤压心脏-泵宗旨的三个心软区域,前段时间新型款的机器人应用人体尿液提供能量。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。”(科技日报
常丽君)

24个燃料电池组合在一起能够生成足够的电流,对电容器进行充电,之后电容器实现人造心脏泵的收缩功能。这项最新研究报告发表在11月8日出版的《生物灵感和仿生学》杂志上。

传统发动机动力泵容易堵塞,而人造肌肉泵拥有较大的内部管口。虽然这种新型心脏泵产生的电流大于消耗量,它仍不是非常有效,研究人员希望提高心脏泵效力,用于研制新一代环保机器人。

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