Die soft-Robotik Rotfeuerfische. Die dunklen Bereiche zeigen die synthetischen Kreislauf-system. Bild: James Pikul
In dem bemühen um die Schaffung von mehr autonomen, Leben-wie Roboter, haben Wissenschaftler entwickelt eine weiche Robotik Rotfeuerfische mit einem multi-Funktions-Kreislauf-system. Eine Blut-ähnliche Substanz Befugnisse der bot und sorgt für Vortrieb.
In der Regel sind Roboter, ausgestattet mit single-purpose-Elemente, wie eine Batterie, um Energie zu speichern oder Zahnräder übertragen Energie von einer Komponente zur anderen. Tiere dagegen, sind aus teilen zusammengesetzt, die sind extrem vielseitig. Nehmen Sie den Fisch-Kiemen, zum Beispiel, die es ermöglicht, Unterwasser-Gasaustausch, hält Körper Flüssigkeit, Druck, reguliert den Säure-Basen-Gleichgewicht und entlädt den Müll. Roboter, es ist fair zu sagen, sind immer noch unglaublich basic, wenn im Vergleich zu Tieren.
In der Tat, das problem mit single-purpose-Elemente ist, dass Sie hinzufügen, um die Größe und Masse eines Roboters, die wiederum trägt zu einem Mangel an Geschicklichkeit, Flexibilität und Autonomie. Neue Forschung, die heute veröffentlicht in der Natur beschreibt eine innovative Anstrengung, um Roboter mehr Tier durch ausstatten, das Sie mit dual-purpose-Komponenten. In diesem Fall, die Forscher von der Cornell University und der University of Pennsylvania entwickelt, die eine weiche Roboter-Fisch, dessen einzigartige Kreislauf-system bietet sowohl seinen Strom und seine Antriebsmittel.
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Mit Hilfe seiner synthetischen Blut wie eine hydraulische Flüssigkeit, die soft-Robotik Rotfeuerfische war in der Lage sich zu bewegen Ihre Brustflossen und schwimmen gegen den Strom im Wasser. Zur gleichen Zeit, das ‘Blut’ (Elektrolyt-Lösung) gespeichert, die Energie, die erforderlich ist, um die macht der Fisch. Blick in die Zukunft, diese Roboter-Fische könnten inspirieren Forscher Roboter, die mit größeren körperlichen Autonomie und die Speicherung von Energie Effizienz.
James Pikul, ein co-Autor der Studie und ein Forscher an der University of Pennsylvania, Department of Mechanical Engineering and Applied Mechanics, sagte, sein team kam mit der Idee, während Sie versuchen neue Wege zu finden, machen Roboter mehr unabhängig.
“Wir haben erkannt, dass der Betrieb der meisten Roboter ist sehr kurz, bevor Sie Sie aufladen müssen, in der Größenordnung von einigen zehn Minuten, doch der Mensch kann den Betrieb für Tage ohne zu Essen,” sagte Pikul Gizmodo in einer E-Mail. “Wir wollten dieses problem lösen, indem Sie Wege finden, um Energie zu speichern, in der alle Komponenten des Roboters. Dieser Roboter Blut ist unsere erste demonstration der Speicherung von Energie in einer Flüssigkeit, die normalerweise nur für die betätigung.”
Nichts, ganz wie dies jemals zuvor getan. Es ist das erste experiment, um zu kombinieren, hydraulische Kraftübertragung, Antriebe, Energie-und storage in einem einzigen, multifunktionalen system in einen Roboter, nach dem team. Es ist auch die erste, zu zeigen, wie eine flüssig-Batterie (genauer gesagt, ein redox-flow-Batterie, die speichert Energie in einem flüssigen Elektrolyten-Lösung) zur Verbesserung der Leistung von einem Roboter, trotz weniger Wirkungsgrad als ein fester Akku. Flüssig-Batterien verwendet wurden, bevor, wie großen Maßstab Batterien angeschlossen, um die elektrischen Netze und Hydraulik-Flüssigkeiten sind zuvor benutzt worden, um zu treiben Roboter. Aber dies ist das erste mal, eine Flüssigkeit wurde verwendet, um beide Funktionen in einem einzigen Roboter.
Pikul, sagte der neue system ähnlich wie ein Tier-Kreislauf-system, es besteht aus einer Flüssigkeit, die Geschäfte mit Chemikalien, gepumpt durch den ganzen Körper.
“In unseren synthetischen Kreislauf-system, die Flüssigkeit speichert chemischen Energie, die wir nutzen können, um Strom-die Fische Roboter”, sagte er. “Als die Flüssigkeit gepumpt wird, durch die Fisch-Roboter, der sich bewegenden Flüssigkeit bewirkt, dass auch der Roboter zu bewegen. Der Kreislauf-system, daher ist multifunktional. Es ist diese mehrere Funktionen, die es ermöglichen, den Roboter zu halten Ihre Geschicklichkeit, während Sie gleichzeitig eine lange Betriebsdauer.”
In tests, die Roboter-Fische in der Lage war, zu schwimmen, für lange Laufzeiten, mit einem maximalen Pensum überschreiten 36 Stunden. Schwimmen gegen eine Strömung, der Fisch war in der Lage sich zu bewegen mit einer rate von 1,5 Körperlänge pro minute. Im Vergleich zu einem Roboter-ähnlichen design, aber ohne das synthetische Blut, das Roboter-Fisch gearbeitet, für etwa acht mal länger, und die zimmerreserviereung, ohne das zu opfern Tastempfinden. Der Roboter war in der Lage, auch “fan seine Brustflossen, ein Verhalten, dass Rotfeuerfische verwenden, um zu kommunizieren”, bemerkte die Autoren in dem Papier.
Die Komponenten im Innenraum der soft robotic fish. Bild: James Pikul
Blick in die Zukunft, sagte Pikul sein team wollen mit dem synthetischen Blut zu steigern die Strom von Robotern und Maschinen, die erfordern, dass Flüssigkeiten, die unter anderem elektrische Fahrzeuge, Flugzeuge und andere ” weiche Roboter. Und als das team integriert komplexe Chemie in der Flüssigkeit, Sie möchte immer hinzufügen die Funktionalität der Roboter.
Dieses faszinierende neue experiment ist ein weiteres Zeichen dafür, wie Roboter werden zunehmend Tier-wie in form und Funktion. Einmal klobig, steif, und einfach, die Roboter werden nun immer agiler, weich und anspruchsvoll. Schließlich, es wird schwer zu sagen, der Unterschied zwischen Robotern und Tieren. Was danach passiert, ist Reine Vermutung.
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