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这种机器鱼用“机器血”为自己供电

来源: 枣庄智造网 时间:2019-09-30浏览次数 : 154

这个故事始于一只候鸟在空中飞至数千英尺高空,最后以一条机器鱼在下面的水中游泳而结束。为了更好的飞行,鸟类利用很多时间,可能加重它们的体重,从而使自己变成羽毛状的电池。在飞行的许多天和路程的过程中,他们燃烧了能量储备来为机翼供电,并使自己免受饥饿和冻僵。最终他们到达了目的地时瘦弱了。




康奈尔大学和宾夕法尼亚大学的工程师提出了一个很好的想法,那就是为机器提供一个新的能量系统。这让他们开始思考:脂肪是很酷的电池,但在机器人中复制不一定可行。但是血却不一样。在人类中,血液为整个人体的细胞分配氧气和能量。液压形式的流体已成功用于实践中,为某些机器人提供了动力。我们的血液为我们自己的肌肉提供动力,那么,为什么不改进这种流体来携带能量呢?




这种方式过于复杂,机器鸟也采用过这种方式,但采用的是基本的血管和“血”到机器翅膀提供液压动力。这项技术还处于起步阶段,实际上这条鱼速度非常慢,基于这种研究,也许不久以后某些机器可能会抛弃笨拙的电池和电线,并像生物一样为自己供电。机器制造不是烤面包机那么简单的。




如今的机器人被顽固地分割了。他们有一个锂离子电池,该锂离子电池通过电线将能量分配到肢体中的电动机(称为执行器)。这种新型的机器鱼也具有电池,但是它们散布在其整个身体上,并与两个泵一起工作,一个用于为胸鳍供电,另一个用于尾巴。相比传统机器人中的锂离子,电池和泵的作用更像是生物心脏。








第一个成分是“血液”,本质上是带溶解离子的带电液压油,这使其具有为电子设备供电的化学潜力。康奈尔大学的机器人学家罗伯特·谢泼德(Robert Shepherd)说:“液压流体只能传递力,而只能传递力。”《自然》杂志上的一篇新论文描述了该系统。“在我们的流体中,我们传递力,并且传递电力。”




这种带电的流体流经鱼腹部和鳍中的电池。每个电池都有两个相对的金属片:阴极和阳极。当流体流过这些流体时,会产生电荷不平衡,或导致电子流过为两个泵供电的电子设备的电压。这些继而保持流体泵送。最终,随着流体失去离子,电池单元将死亡,并且流体将停止循环。在那一点上,您可以补充水分以保持鱼类生长。Shepherd说:“实际上,您可以排空流体并注入更多带电的流体,就像在加油站加满油箱一样。”




因此,流体为鱼提供了能量。但是它也可以作为传统的液压油,因为它可以在尾鳍和胸鳍中传递力。当泵将流体推向散热片时,它们来回弯曲以推动机器人。胸鳍以相同的方式操纵鱼的左右。




请注意,这不会使机器人动作特别快:鱼每分钟可以覆盖大约一半的身体长度。“如果在海洋中,它肯定会被吃掉。”谢泼德说。




但是机器人的速度只会提高,因为Shepherd和他的团队可以增加阳极和阴极的表面积以提高功率密度。与传统的机器人不同,他们可以在任何需要的地方塞满这些电池,并使机器人的软外形符合额外的组件。因此,构建了的扩展机器人循环系统-泵和电池在机器人周围输送流体。








该系统存在一些重大局限性,特别是考虑到锂离子技术的先进状态。“考虑到功率密度,现在的锂离子电池小30到150倍,” MIT CSAIL机器人专家罗伯特Katzschmann,说他们自己的机器鱼使用传统的锂离子。这意味着Katzschmann的机器人的运动速度比这条机器鱼快20倍。




另外,这种机器鱼的能量系统具有分布式特性,这意味着不能随时随地轻松更换电池。“每次去海洋时,我都会用新电池更换电池,这样我就不必等待为原型充电了,”卡茨施曼说。




尽管如此,除了传统的锂离子系统之外,这种机器鱼技术的新视野可能还有漫长的路要走。毕竟,海里有很多鱼。


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