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机器“血液”登上Nature:一条假鱼靠它续航36小时

2019-06-20 15:55:04 时尚生活132℃

  机器“血液”登上Nature:一条假鱼靠它续航36小时

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文/鱼栗子 乾明

  

来历:量子位(ID:QbitAI)

  

机器人能具有血液体系吗?

  

可以,并且还能像生物的血液体系相同,为机器的各个组件传递能量。

  

来,给你看条鱼。

  

这条机器鱼,不依托固体电池,靠“血液”体系供给能量,一口气能游36小时。

  

完结这一豪举的,是来自康奈尔大学和宾夕法尼亚大学的研讨人员。

  

他们的这一研讨成果,不只登上了最新一期的Nature,也成了Nature网站的焦点报导。

  

那么,这到底是怎样的血液?

  

机器鱼的血

  

假如是生命体的话,脂肪便是很好的动力了。但机器人呢?

  

机器人或许不太用得上脂肪,不过血液是能模仿出来。就像人类的血液,可以为肌肉运送氧气和能量那样。

  

给机器鱼也造出一个血液体系,往各个部位的鱼鳍上传送能量就好了。

  

它的血液,不是一般的液压液,最大的不同就在于:不止能传递力,还能传递电能。

  

图上的赤色便是“血液”,里边有三碘化物。

  

流过腹部,流过尾巴,流过各种有鱼鳍的当地。

  。这些方位都有泵,也都有电池组的结构,电池组里有锌。

  

血液通过电池组,碘离子会把锌氧化。这个过程中,电子流动起来,产生了一个电压。

  

电子会流过为泵供能的电子元件,泵一开始作业,鱼鳍便可以动起来了。

  

别的,尽管不是一般的液压液,机器鱼的血也仍然有作为液压液的涵养,完结力的传递。

  

比方,鱼要向前游,靠的是尾鳍:把血从尾巴的一侧泵到另一侧,再泵回去。如此往复,鱼便取得了向前的动力。担任转弯的胸鳍,也是同理。

  

鱼安闲游走的时分,血液里的离子会不断耗费,所以仍然会没电。

  

不过依据研讨团队的测算,每次输血可以续航36小时。

  

因为把液压传动和能量贮存,集成到了同一个设备里,这条鱼的功率密度,达到了传统液压体系 (电池和液压设备分隔) 的325%。

  

假如没电了,只需再输一次血,鱼就可以恢复元气。

  

尽管,现在鱼游得还很慢,但研讨人员对添加它的功率密度,仍是非常有决心的。

  

现在,团队正在靠添加电池组阳极和阴极的外表积,来提高功率密度。

  

他们说,这又不像传统的硬体机器人,软体机器人的电池组可以塞到任何当地,只需让外形去习惯新加的部件就可以了。

  

霸占储能难题

  

正如研讨团队和一些网友谈论的那样,研讨最大的含义,为机器人的一个中心难题储能,供给了一个处理思路。

  

储能,是机器人完结自动化的“绊脚石”之一。通常情况下,机器人都运用固体电池,会集在一块特定的资料之中。

  

想要取得更强的动力动力?最直接的方法便是添加更多电池。但固体电池的添加,必定导致机器人分量失衡,然后需要对机器人从头规划,才干坚持平衡与功能。

  

为了处理这个问题,现已有了不少研讨。比方,柔性电池,不限于形状,能放到机器人的外表运用;还有结构电池,能一起作为机器的承重构件和储能元件。

  

现在,康奈尔大学运用带着电能的液压流体,将机器人的储能设备和动力传输介质合为一体,一方面有助于霸占这一难题,也为机器人研讨拓荒一个新的方向。

  

除此之外,这种“血液”循环形式的结构,也可以更好地将机器人的各个部分,如控制体系、感知体系、动力体系等严密结合起来,使机器人成了一个有机的全体。

  

这样,更像一个有血有肉的生物了。

  

有一天,特斯拉会不会无需充电,直接输血就行了?

  

输血背面

  

这一研讨的中心作者,来自康奈尔大学Organic Robots Laboratory。

  

实验室的担任人为Robert F. Shepherd,康奈尔大学助理教授,也是这一研讨的通讯作者。

  

2010年,Shepherd博士结业于伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校。研讨方向为3D打印、软体机器人等,致力于让机器更高效、更传神。

  

这一实验室建立以来,现已制作了不少软体机器人,截止2018年,宣布了53篇研讨成果,刊登在Science及子刊、Nature及子刊的就有十多篇。

  

榜首作者是Cameron A. Aubin,本科结业于杜克大学, 现在在康奈尔大学Organic Robots Laboratory攻读博士学位,研讨方向为软体机器人、3D打印和医疗设备规划。

  

他们在论文中表明,关于这次研讨的代码和数据,只需需求合理都可以发邮件找他们要。

  

论文传送门(里边有邮箱地址):

  

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1313-1

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