Жидкостная батарея, которая работает как гидравлическое масло, помогает этому роботу плавать до 36 часов.
Рыба-робот использует синтетическую кровь, накачиваемую через систему искусственного кровообращения, для обеспечения как мышечной гидроэнергетики, так и распределенного источника электрической энергии.
Живые организмы чрезвычайно сложны, и когда мы делаем роботов (даже роботов с биологическим вдохновением), мы стараемся делать все возможное, чтобы соответствовать функциональным возможностям животных, а не деталям их структуры. Исключение составляют гидравлические роботы, которые работают по тому же принципу, что и пауки, перекачивая находящуюся под давлением жидкость для перемещения конечностей. Это скорее побочный эффект, чем реальное биологическое вдохновение, поскольку пауки все еще бьют роботов в том, что они используют свою кровь и в качестве гидравлической жидкости, и для всего остального, что делает кровь, как перенос питательных веществ и кислорода туда, где это необходимо.
В статье, опубликованной в Nature на этой неделе, исследователи из Корнелла и Университета Пенсильвании представляют роботизированную рыбу, которая использует синтетическую кровь, накачанную через искусственную систему кровообращения, для обеспечения как гидравлической энергии для мышц, так и распределенного источника электричества. Система, которую они придумали, "объединяет функции гидравлической передачи, управления и аккумулирования энергии в единую интегрированную конструкцию, которая геометрически увеличивает плотность энергии робота для обеспечения его работы в течение длительного времени", что кажется чертовски удивительным, не так ли?
Эта рыба не выиграет ни одного спринта, но она обладает впечатляющей выносливостью, с максимальным теоретическим временем работы более 36 часов при плавании с длиной тела 1,5 секунды. Ключом к этому является кровь рыбы, которая (помимо подачи гидравлической энергии на мягкие исполнительные механизмы) служит половиной аккумулятора окислительно-восстановительного потока. Кровь представляет собой жидкий катодный триодид, циркулирующий мимо цинковых клеток, погруженных в электролит. По мере окисления цинка высвобождаются электроны, которые приводят в действие микроконтроллер и насосы рыбы. Теоретическая плотность энергии этой энергосистемы составляет 322 ватт-часа на литр, или около половины от 676 ватт-часов на литр, которые вы найдете в литий-ионных батареях, питающих Tesla.
Внутренняя часть рыб-роботов включает в себя два насоса, литой силиконовый корпус с плавниками, микроконтроллер и синтетическую сосудистую систему, содержащую гибкие электроды и катионообменную мембрану, заключенную в мягкую силиконовую кожу.
Обычные батареи могут быть более энергоемкими, но Tesla также должна носить с собой двигатели и другие компоненты, если она хочет использовать их где угодно. Используя свою кровь также для управления гидравлическими приводами, эта рыба намного эффективнее. Внутри рыбы находятся два отдельных насоса, каждый из которых способен перекачивать кровь из резервуара различных типов в исполнительный механизм (или из него). Перекачивание крови из спинного отдела позвоночника в грудные плавники толкает плавники наружу из тела, а перекачивание крови с одной стороны хвоста на другую и обратно приводит к повторному плаванию.
В общей сложности, рыба содержит около 0,2 литра крови, распределенной по всей искусственной сосудистой системе, которая была разработана на самом базовом уровне, чтобы походить на структуру настоящего сердца. Остальная часть рыбы состоит из структурных элементов, которые напоминают мышцы и хрящи. Хотя, наверное, лучше не проводить слишком много параллелей между этим роботом и настоящей рыбой, и мы, возможно, уже немного переборщили со всей этой "кровью". Но дело в том, что сочетание управления, передачи усилия и аккумулирования энергии имеет значительные преимущества для этого конкретного робота. Исследователи утверждают, что возможна и большая оптимизация, которая принесет пользу как в производительности, так и в эффективности. Робот-рыба питается синтетической кровью Просто продолжает плавать.