據(jù)外媒報道，瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）達(dá)里奧·弗洛雷亞諾智能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（Dario Floreano's Laboratory of Intelligent Systems）的研究人員利用檸檬酸和碳酸氫鈉等常見廚房食材，研制出一種可食用的氣動電池和閥門系統(tǒng)，為軟體機(jī)器人提供動力。

圖片來源： 期刊《Advanced Science》

軟體可生物降解機(jī)器人被應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、靶向藥物輸送等多個領(lǐng)域，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是在完成任務(wù)后完全消失。然而，這類機(jī)器人面臨的主要問題是它們依賴于傳統(tǒng)的電池（例如鋰電池），而這些電池有毒且不可生物降解。迄今為止，還沒有開發(fā)出僅使用可食用材料就能實(shí)現(xiàn)重復(fù)、自主運(yùn)動的成功系統(tǒng)。

相關(guān)研究論文發(fā)表在期刊《Advanced Science》，詳細(xì)介紹了研究人員如何開發(fā)出一種完全可食用的電源（電池）、一個閥門系統(tǒng)（控制器）和一個執(zhí)行器（機(jī)器人的“肌肉”）。

系統(tǒng)工作原理

該電池由兩個部分組成：一部分含有檸檬酸（檸檬中含有這種物質(zhì)），另一部分含有碳酸氫鈉粉末（俗稱小蘇打）。產(chǎn)生能量時，檸檬酸滴在小蘇打上，使其安全地起泡并釋放出加壓的二氧化碳?xì)怏w。這正是許多大學(xué)科學(xué)課上常見的經(jīng)典“火山”化學(xué)反應(yīng)。

研究人員在論文中寫道：“本文所述的可食用氣動電池利用碳酸氫鈉和檸檬酸的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一種安全可食用、快速啟動、成本低廉且對環(huán)境零影響的能源。”

二氧化碳?xì)怏w流入由柔軟的明膠制成的可食用致動器。隨著內(nèi)部氣體壓力的升高，致動器發(fā)生彎曲。這種彎曲就是機(jī)器人的運(yùn)動。

當(dāng)壓力過高時，氣體通過一個閥門釋放。該閥門是一個帶有狹縫的薄圓形明膠殼。隨著壓力下降，閥門自動關(guān)閉，電池提供的壓力再次積聚，從而驅(qū)動下一個周期的有節(jié)奏運(yùn)動。這種連續(xù)循環(huán)最終實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的自持運(yùn)動。

該系統(tǒng)具有高度可編程性和可擴(kuò)展性，能夠針對特定任務(wù)進(jìn)行精細(xì)調(diào)整。科學(xué)家通過調(diào)節(jié)酸液滴落開口的大小，可以控制氣體的生成速率，進(jìn)而影響機(jī)器人的移動速度。

同時，通過改變組件間的氣體流動阻力，可以控制重復(fù)運(yùn)動的次數(shù)。此外，電池可以制成各種尺寸，續(xù)航時間從最短20秒到最長650秒不等。

測試成功

研究人員在模擬真實(shí)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室中成功演示了他們的技術(shù)。他們制造了一種腳踩式執(zhí)行器，可以埋在地下，當(dāng)野豬等野生動物踩到時就會啟動。

隨后，機(jī)器人會反復(fù)移動（模擬活體獵物），吸引野生動物靠近。當(dāng)野生動物吃掉機(jī)器人時，也會同時吞食其攜帶的營養(yǎng)物質(zhì)或疫苗。不會留下任何有毒廢物。