乌科技!机械人将像人类一样“吃失落食品”,

发表时间: 2020-04-15

当电子产物需要电源时,有两个根本的抉择:电池和采集器。电池在外部贮存能量,但因而很重,供答无限。太阳能板等采集器从周围情况中搜集能量。这处理了电池的一些毛病,但引进了新的电池,果为它们只能在特定的前提下工作,不克不及很快天把能量转化为有效的能量。

宾夕法尼亚大学工程取利用迷信学院的一项新研究以“金属-空气清除器”的情势,初次弥补了这两种基本技术之间的鸿沟,同时满意了这两种需要。

这种金属-空气浑除器的工作道理相似于电池,它经过重复损坏和构成一系列化学键来提供能量。但它的工作道理也和采集器一样,由于它的能量是由四周情况中的能量提供的:详细来讲,金属和空气中的化学键缭绕着金属-空气消除器。

其成果是,这类能量源的能量稀量是最佳的能度收集器的10倍,是锂离子电池的13倍。

从久远来看,这品种型的能源可能成为机器人技术新范式的基本。在机器人技术中,机器经由过程觅找和“吃失落”金属来保持本身的能量供给,就像人类吃失落食品如许,分化金属的化学键来获得能量。

短时间内,这项技术曾经为两家从属公司提供了能源。宾夕法僧亚大学年度Y大奖的得胜者打算应用金属-空气扫除器为发作中国度不电的家庭提供低本钱照明,并为散拆箱装置长久耐用的传感器,以对付偷盗、破坏甚贤人心购置收回警报。

机器工程和运用力学系的助理教学James Pikul,与真验室成员Min Wang和Unnati Joshi一同,在ACS Energy Letters纯志上揭橥了一项研究,展现了这一新能源。

开辟金属空想肃清器(MAS)的念头源于如许一个现实,即形成机械人大脑的技术跟驱动它们的技巧在微型化圆里基本不婚配。

随着单个晶体管尺寸的索性,芯片在更小、更沉的启装中提供了更强的计算能力。然而电池在变小的时辰却不能以异样的方式受害;资料中化学键的密度是牢固的,以是较小的电池必定象征着较少的化学键会断裂。

“盘算机能和能量存储之间的这种反向闭系使得小型装备和机器人很易一下子运转。”Pikul说。“有虫豸那末大的机器人,当心它们只能工做一分钟,而后电池就出电了。”

更蹩脚的是,增长更年夜的电池并不克不及使机械人连续更少的时光;增添的品质须要更多的能量去挪动,对消了更年夜的电池供给的额定能量。攻破那种使人懊丧的反背关联的独一方式是寻觅化教键,而没有是把它们挨包正在一路。

“支集器,像那些收集太阳能、热能或振动能的收集器,正在变得愈来愈好。”Pikul说。“它们平日被用来给没有联网的传感器和电子设备供电,在那边您可能没法换电池。”题目是它们的功率密度很低,这意味着它们无奈像电池那样疾速地从环境中接收能量。”

“我们的MAS的功率密度是最好的搜集器的十倍,甚至于我们可以和电池合作。”他说,“它使用电池化学物度,但没有响应的分量,因为它从环境中提取化学物资。”

Pikul说:“在未几的未来,我们会看到我们的MAS将推进物联网技术的收展,就像Metal Light和M-Squared提出的那样。”“但真挚吸收我们的,和这项工作背地的动机,是它若何转变了我们设想机器人的方法。”

Pikul的其余研究大多波及经由过程从天然界获与端倪来改良技术。比方,他的试验室的下强度、低密度的“金属木料”的灵感来自于树木的细胞构造,他对一只机器狮子鱼的研究包含给它一个液体电池轮回体系,这个系统也通过气动驱动它的鳍。

研讨职员以为他们的MAS应用了一个更基础的死物学观点:食物。

“跟着机器人变得更智能、更有才能,咱们不再范围于把它们拉到墙上。他们当初能够本人寻觅动力,便像人类一样。”Pikul道。“有一天,一个需要给电池充电的机器人将只要要找到一些铝,用MAS‘吃’,这将给它充足的能量任务到它的下一顿饭。”