研究人員開發出了裝有感測器的機器蟲原型，這些機器蟲可以模仿生物消化系統來滿足能量需求，並能像水黽一樣在水面上移動。早在2017 年，DARPA 就提出了一項計劃，開發和部署數千個浮動感測器，旨在收集”海洋溫度、海況和位置等環境數據，以及商船、飛機甚至海洋哺乳動物在海洋上移動的活動數據”。

該專案被稱為Ocean of Things，其本質類似於透過物聯網收集資訊的大量感測器智慧型設備，專案頁面稱，感測器資料將上傳到政府擁有的雲端儲存中進行分析，”物聯網海洋”將支援軍事任務，同時也開放給研究機構和商業機構。

賓漢姆頓大學的Seokheum Choi 教授在海軍研究辦公室的資助下，在過去十多年裡一直在研究這樣一種裝置。現在，Choi 和他的團隊開發了一種可以在水面上滑行的微型水生機器人，它由機載細菌提供動力，而不是由太陽能、動力或熱能等普通能源系統提供動力。

研究小組在論文中指出：「我們正在積極探索各種創新策略，使自持機器人能夠直接從海洋環境中獲取能量。這些策略包括利用太陽能、海浪或海流產生的動能、鹽水的滲透勢、熱梯度和濕氣驅動的能源。

“儘管這些方法具有創新性，但在海洋環境中，光能和機械能的可用性各不相同，加上鹽度梯度、熱差和濕度產生的能量相對較低，這些都帶來了巨大的挑戰。這些限制阻礙了僅依靠當前的能量採集技術來保證水生機器人可靠和持續運行的能力”。

水上機器人由一種微生物燃料電池提供動力，這種燃料電池具有孢子形成細菌的特點

新系統的動力裝置是圍繞著一個微生物燃料電池構建的，該電池採用了一種名為枯草芽孢桿菌的孢子形成菌，它是一種小型發電機，其靈感來自生物消化過程，通過催化還原-氧化反應將有機物轉化為電能。

Choi說：「當環境對細菌有利時，它們會變成無性細胞並產生能量，但當條件不利時–例如，天氣非常寒冷或沒有養分–它們又會變回孢子。這樣，我們就可以延長運轉壽命。

燃料電池的陽極是由聚吡咯塗層碳布製成的–之所以選擇這種材料，是因為它具有出色的導電性和支持細菌繁殖的能力。接受電子的陰極也是碳布，但裝飾有聚吡咯塗層的鉑，選擇它是因為它具有”加速氧氣還原的催化特性”。拼圖的最後一部分是用於選擇性質子轉移的Nafion 117 膜。

整合式動力裝置還具有相鄰的疏水和親水錶面，使海水中的”有機基質”能夠”單向流動”，為細菌孢子提供養分。

單一燃料電池裝置的”最大功率密度為135 µW cm-2，開路電壓為0.54 V”，但擴大到六個單元陣列後，觀察到的發電量幾乎達到一毫瓦。從整體來看，這個輸出功率可能相對較小，但對於平台頂部的小型直流馬達和機載感測器來說，已經足夠了。

研究人員解釋說：「為了實現平穩的水上運動，機器人利用馬達的旋轉力，對平台施加反作用力，推動它在水面上前進，而不直接作用於水本身。同時，」疏水特性有助於產生主要浮力”。小機器人的腿部也經過疏水塗層處理，這樣它就能像水上黽一樣在水面上滑行。”

因此，這樣做的目的是能夠在任何特定時間將微型資料採集器部署到需要的地方，而不是在其整個運行壽命期間將其束縛在一個地方。

研究小組指出：”雖然這項工作成功地展示了由集成MFC 陣列驅動的水面自持移動能力，但對水生機器人平台的定位、感測、信號處理和傳輸等實際應用的探索仍然是一個有待開發的領域。

研究論文已發表在《先進材料技術》雜誌。