A Review Of Energy Supplies For Biomachine Hybrid Robots

Julkaissut Platon

seuraajia: 0

22. lokakuuta 2023 (Nanowerk-uutiset) Pekingin teknologiainstituutin tuoreessa katsauksessa energiansyöttömenetelmät luokitellaan viiteen tyyppiin: kemialliset akut, aurinkokennot, biopolttokennot, biolämpöharvesterit ja biovärähtelykoneet.

Keskeiset ostokset

Biokoneen hybridirobotit (BHR) yhdistävät biologiset ja keinotekoiset järjestelmät tarjoten erinomaisen liikkuvuuden ja pienemmän energiantarpeen kuin perinteiset bioniset robotit. Niillä on potentiaalisia sovelluksia pelastustoiminnassa ja ympäristön seurannassa.

Näiden BHR:ien energiansyöttö on ratkaisevan tärkeää niiden käytännön soveltamisen kannalta, ja se voi vaihdella biologisen kantajan mukaan (esim. lentävät hyönteiset vaativat kevyitä akkuja).

Tutkimuksessa tunnistetaan viisi haastetta, jotka on voitettava BHR-energiahuollossa: korkea energiatiheys, bioyhteensopivuus, yhdistetyn energian tarjonta, pitkän aikavälin vakaus ja ympäristövaikutukset.

Vaikka ala on vielä syntymässä, katsaus vaatii lisää tutkimusta näiden energiahuollon haasteiden ratkaisemiseksi ja BHR:n käytännön sovellusten mahdollistamiseksi.

Pekingin teknologiainstituutin tutkijat tarkastelivat eri energiansyöttömenetelmiä biokonehybridiroboteille. (Kuva: Jieliang Zhao, Beijing Institute of Technology)

Esittely

Biokonehybridirobotit (BHR) edustavat uutta sukupolvea mikrolentokoneita, joita voidaan ohjata luomalla rajapinta biologisten ja keinotekoisten järjestelmien välille. Toisin kuin perinteisissä bionisissa roboteissa, niillä ei ole monimutkaisia mekaanisia rakenteita, ja niillä on erinomainen liikkuvuus ja pienemmät energiantarpeet, koska niissä on eläinruhoja. Tämän seurauksena BHR:illä on laaja valikoima potentiaalisia sovelluksia, kuten kaupunki- ja erämaapelastustehtäviä, ympäristön seurantaa ja vaarallisten alueiden tutkimuksia. Pitkän tehtävän kestävyyden varmistamiseksi ohjausrepun energiansyöttö on harkittava huolellisesti. Koska eri biologisilla kantoaineilla on erilaiset energiavaatimukset, virransyötöstä tulee kriittinen kysymys BHR:ille. Katsauspaperi tarjoaa kattavan yhteenvedon energiansyöttölaitteiden edistymisestä BHR-tutkimuksessa. Julkaistu lehdessä Kyborgi ja Bionic Systems ("Katsaus biokonehybridirobottien energiantoimituksiin"), katsauspaperi tarjoaa kattavan yleiskatsauksen erilaisista BHR-tutkimuksessa käytetyistä energiansyöttömenetelmistä. Se kattaa kaiken kemiallisten akkujen valinnasta eri biologisille kantoaineille erilaisten energiankeräyskoneiden kehittämiseen ja käyttöön. "Kuvittele tulevaisuus, jossa eläin huomaa ensimmäisenä hätäviestisi ja pelastaa sinut, kun olet jumissa erämaassa", selitti tutkimuksen kirjoittaja Jieliang Zhao, Pekingin teknologiainstituutin professori. Bionicin tutkijat ovat vuosien ajan pyrkineet jäljittelemään luonnossa löydettyjä merkittäviä biologisia suunnitelmia ja rakenteita. Vaikka monet robotit on suunniteltu jäljittelemään eläinten liikettä, mikään ei ole vielä vastannut itse eläimen kehon tehokkuutta ja ohjattavuutta. BHR:t tarjoavat uudenlaisen lähestymistavan. He käyttävät eläimiä kantajina ja säätelevät niiden liikkeitä luomalla biomekaanisia rajapintoja tiettyjen tehtävien suorittamiseksi. Zhaon mukaan ohjausreppua ja BHR:n mukana tulevia elektronisia komponentteja käyttävä energiansyöttöyksikkö on ratkaisevan tärkeä niiden tulevan kehityksen ja käytännön soveltamisen kannalta. Uudessa katsauksessa energiansyöttölaitteet luokitellaan viiteen tyyppiin: kemialliset akut, aurinkokennot, biopolttokennot, biotermiset harvesterit ja biovärähtelykoneet. Siinä käsitellään myös ainutlaatuisia näkökohtia, joita tarvitaan eri kantajaeläimille valittaessa kemiallisia paristoja. Esimerkiksi lentäville hyönteisille tarkoitettujen paristojen on täytettävä tietyt paino- ja kokovaatimukset, jotta ne voivat lentää oikein. Näiden akkujen pieni koko tarkoittaa kuitenkin sitä, että ne eivät voi tarjota kestävää energiaa BHR:ille, ja toistuva lataaminen voi vaikuttaa eläinten kantajien elinikään. Tämän ratkaisemiseksi tutkijat ovat alkaneet kehittää vaihtoehtoisia energialähteitä, kuten aurinkokennoja, biopolttokennoja, biotermisiä harvestereja ja biovärähtelyenergian kerääjiä. "Energiankeruukoneet voivat tehokkaasti kaapata erilaisia energiamuotoja joko ympäristöstä tai eläimestä itsestään, mikä mahdollistaa BHR:n omatoimisesti", sanoi Zhao. Tulevaisuudessa tiimi tunnistaa viisi keskeistä haastetta, joihin on puututtava: korkean energiatiheyden syöttölaitteiden kehittäminen, bioyhteensopivuuden varmistaminen haitallisten immuunireaktioiden välttämiseksi, yhdistetyn energian luominen, pitkän aikavälin vakauden säilyttäminen ja ympäristövaikutusten minimoiminen. "BHR:n energiahuollon tutkimusala on vielä lapsenkengissään", Zhao huomautti. Suurin osa tutkimuksista on tehty vain laboratorioympäristössä, ja energiankeräyskoneiden tuotto jää todellisia tarpeita pienemmäksi. Näistä haasteista huolimatta BHR:llä on merkittävä potentiaali tulevaisuuden sovelluksiin, kuten eläinten seurantaan ja villieläinten pelastukseen. Tämän katsauksen tavoitteena on kannustaa useampia tutkijoita keskittymään energiahuoltoon liittyvien haasteiden ratkaisemiseen ja edistämään BHR:n käytännön soveltamista.