全球首个!这个机器人100%可食用,连电池都能吃|Advanced Science
见到一个新机器人,你通常会问什么?它有什么用?跑得快吗?智能程度如何?
但大概很少有人会问出那个直击灵魂的问题:这玩意儿,能吃吗?
Sands shift in a glass box as an orange robotic worm surfaces.来自瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的研究人员,最近就造出了个真的可以大口咬下、嚼碎咽下去的机器人。
这个软体机器人最大的亮点是:从电池到驱动器,每个部件都100%可食用。
这一研究近日发布在国际顶尖多学科开放获取期刊《Advanced Science》上,题为“Edible Pneumatic Battery for Sustained and Repeated Robot Actuation。”
图片▍“柠檬味”的电池和“软糖”做的阀门
要知道,之前的"可食用"机器人都有个大大的星号标注——电机和电池是绝对不能吃的,不仅有毒,味道估计也不咋地。
问题出在哪?软体可食用驱动器需要气压驱动,这就需要泵和阀门,而这两样东西很难不用塑料和金属来制造。
但EPFL的研究团队巧妙地解决了这个难题。他们开发出了可食用版本的电池和驱动器,造出了目前已知的第一个能够控制运动的完全可食用机器人。
图片这个小家伙的电池是用明胶和蜡制成的。它通过化学反应储存能量,内部装有液态柠檬酸和小苏打——这都是你能在超市买到的食品级材料。
工作原理并不复杂:柠檬酸和小苏打被一层膜隔开,当对装有柠檬酸的腔室施加足够压力时,膜就会破裂,让柠檬酸缓慢滴到小苏打上。这就激活了电池,开始产生二氧化碳气体,同时生成柠檬酸钠作为副产品(这东西在奶酪到酸糖果里都很常见)。
图片产生的二氧化碳通过明胶管道进入驱动器。驱动器采用了软体机器人领域常见的设计:在稍硬的底座上设置相互连接的气室,加压时会弯曲。
但要让驱动器摆动起来,气体必须周期性释放。这就需要另一个重要创新:可食用阀门。
这个阀门基于"snap-buckling"(突跳屈曲)原理工作。简单说,它在关闭状态最稳定,但当压力足够大时,会迅速弹开,压力释放后又会关闭。
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图片目前这个机器人每分钟可以弯曲4次左右,电池能维持几分钟的工作时间。
图片▍给野猪喂药的新思路
那么问题来了:造这么个能吃的机器人,到底图啥?
主要研究者Bokeon Kwak给出了一个意想不到的应用场景:给野生动物喂药。
"我们系统的一个潜在用途是为难以接近的动物提供营养或药物,比如野猪,"Kwak解释道,"野猪会被活动的猎物吸引,而我们的可食用驱动器正好能模拟这种运动。"
图片设想一下,你可以把猪流感疫苗注入这个机器人。因为它制造成本低廉、部署安全、完全可生物降解,还会扭来扭去,可能成为向那些没人想接近的动物大规模定向投药的有效策略。
而且不只是野猪——通过调整机器人的大小、运动特征、触发条件以及气味和味道,你可以针对几乎任何喜欢扭动物体的动物。
当然,这也包括人类。
说到味道,Kwak介绍说,如果你真要吃这个机器人,驱动器和阀门会有点甜味(因为含有甘油),口感像软糖。而气动电池外脆内酸,有点像柠檬糖——外壳嘎嘣脆,里面的柠檬酸让你酸爽。
图片虽然这项研究的重点不在味道上,但研究人员已经制作了用石榴糖浆调味的驱动器版本。他们今年早些时候还真的给人试吃了,目前正在进行"消费者体验分析"。
▍不只是为了能吃
项目负责人Dario Floreano强调,可食用性并不是这个机器人的主要关注点。
"从环境和可持续机器人技术的更广阔视角来看,气动电池和阀门系统是一项关键的使能技术,因为它与各种可生物降解的气动机器人兼容。"
即便抛开环保情怀不谈,在设想未来野外大规模机器人集群应用时,简单性、可负担性和环境友好性,也是实现有效规模化所必须考虑的关键。
这项研究是欧盟资助的RoboFood项目的一部分。Kwak目前正在研究其他可食用机器人。
比如,这个机器人阀门中的弹性突跳行为有点像电池——它在储存和释放弹性能量。通过一些调整,Kwak希望可食用的弹性动力源可能成为美味小型跳跃机器人的关键——让它直接从甜点盘里跳进你的嘴巴。
一场关于机器人的“舌尖上的革命”,或许才刚刚开始。
论文链接:
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202509350