EPFL发明由可食用气动电池和执行器驱动的软体机器人

盖世汽车讯 据外媒报道，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）达里奥·弗洛雷亚诺智能系统实验室（Dario Floreano's Laboratory of Intelligent Systems）的研究人员利用柠檬酸和碳酸氢钠等常见厨房食材，研制出一种可食用的气动电池和阀门系统，为软体机器人提供动力。

图片来源： 期刊《Advanced Science》

软体可生物降解机器人被应用于环境监测、靶向药物输送等多个领域，其设计目标是在完成任务后完全消失。然而，这类机器人面临的主要问题是它们依赖于传统的电池（例如锂电池），而这些电池有毒且不可生物降解。迄今为止，还没有开发出仅使用可食用材料就能实现重复、自主运动的成功系统。

相关研究论文发表在期刊《Advanced Science》，详细介绍了研究人员如何开发出一种完全可食用的电源（电池）、一个阀门系统（控制器）和一个执行器（机器人的“肌肉”）。

系统工作原理

该电池由两个部分组成：一部分含有柠檬酸（柠檬中含有这种物质），另一部分含有碳酸氢钠粉末（俗称小苏打）。产生能量时，柠檬酸滴在小苏打上，使其安全地起泡并释放出加压的二氧化碳气体。这正是许多大学科学课上常见的经典“火山”化学反应。

研究人员在论文中写道：“本文所述的可食用气动电池利用碳酸氢钠和柠檬酸的化学反应，产生一种安全可食用、快速启动、成本低廉且对环境零影响的能源。”

二氧化碳气体流入由柔软的明胶制成的可食用致动器。随着内部气体压力的升高，致动器发生弯曲。这种弯曲就是机器人的运动。

当压力过高时，气体通过一个阀门释放。该阀门是一个带有狭缝的薄圆形明胶壳。随着压力下降，阀门自动关闭，电池提供的压力再次积聚，从而驱动下一个周期的有节奏运动。这种连续循环最终实现了机器人的自持运动。

该系统具有高度可编程性和可扩展性，能够针对特定任务进行精细调整。科学家通过调节酸液滴落开口的大小，可以控制气体的生成速率，进而影响机器人的移动速度。

同时，通过改变组件间的气体流动阻力，可以控制重复运动的次数。此外，电池可以制成各种尺寸，续航时间从最短20秒到最长650秒不等。

测试成功

研究人员在模拟真实环境的实验室中成功演示了他们的技术。他们制造了一种脚踩式执行器，可以埋在地下，当野猪等野生动物踩到时就会启动。

随后，机器人会反复移动（模拟活体猎物），吸引野生动物靠近。当野生动物吃掉机器人时，也会同时吞食其携带的营养物质或疫苗。不会留下任何有毒废物。