Energiegewinnung | Y-Preis-Wettbewerb 2019-2020
Roboter haben in den letzten Jahren einige ziemlich große Fortschritte gemacht. Allerdings steht einer Science-Fiction-Welt, in der Roboter wie eine solche die Umwelt bevölkern, eine Sache im Weg zukünftige Kriegsszenen aus den Terminator-Filmen ist, wie genau solche Roboter angetrieben werden sollten. Batterien, die Energie intern speichern, sind schön und gut, haben aber das Problem, dass sie schwer sind und nur eine begrenzte Versorgung bieten. Das ist eine große Hürde für heutige Roboter in realen Umgebungen.
Forscher der School of Engineering and Applied Science der University of Pennsylvania könnten dies getan haben Finde aber eine Antwort: Roboter, die sich aufladen könnten, indem sie (in unterschiedlichem Maße) Altmetall zerfressen, während sie sich bewegen. Das trägt zwar den schwachen Hauch von Roboter-Kannibalismus in sich, könnte aber, so seltsam es auch klingen mag, zu Robotern führen, die eher wie biologische Wesen funktionieren.
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„Das Wichtigste bei dieser Arbeit ist, dass wir zeigen, dass es viele Vorteile gibt Elektronik und Robotik können sich selbst mit Energie versorgen, indem sie den Materialien in ihrem Inneren Energie entziehen Umfeld," James Pikul, Assistenzprofessor am Fachbereich Maschinenbau und Angewandte Mechanik, sagte gegenüber Digital Trends. „Dieser Ansatz ähnelt der Art und Weise, wie wir Menschen Energie gewinnen. Wir müssen Treibstoff essen, Sauerstoff atmen und Wasser trinken. Unser Gerät ermöglicht Robotern die gleichen Fähigkeiten, außer dass sie Metall als Treibstoff „essen“, Sauerstoff atmen und Wasser trinken.“
Im Moment ähnelt der Prototyp des Teams nicht der Form, die er letztendlich annehmen könnte. Derzeit handelt es sich um ein kleines Hydrogel, das hinter einem motorisierten Miniaturfahrzeug hergezogen wird. Da das Hydrogel als Elektrolyt fungiert, fungiert jede Metalloberfläche, mit der es in Kontakt kommt, als Anode einer Batterie. Dadurch fließen Elektronen zur Kathode und versorgen das angeschlossene Gerät mit Strom. Verschiedene Metalle verleihen dem „Metall-Luft-Scavenger“ je nach individuellem Oxidationspotential unterschiedliche Energiedichten. Das Fahrzeug verfügt außerdem über einen kleinen Behälter, der das Hydrogel mit Wasser versorgt, um ein Austrocknen zu verhindern.
„Das ultimative Ziel besteht darin, Roboter zu bauen, die über wesentlich längere Zeiträume arbeiten können“, sagte Pikul. „Es gibt einige wirklich beeindruckende Roboter, die Menschen herstellen, vor allem im Zentimeterskala, die das Potenzial haben, Suche und Rettung, medizinische Behandlungen und industrielle Wartung zu verbessern. Doch mit heutigen Lithium-Ionen-Akkus halten sie nur fünf Minuten. Bei der derzeitigen Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien wird es 16 Jahre dauern, bis sie auch nur 15 Minuten funktionieren.“
Dieser Ansatz würde bedeuten, dass ein Roboter sich aufladen könnte, indem er immer dann einen Teil einer Metalloberfläche verbraucht, wenn er sich einer Metalloberfläche nähert (ein kleiner Roboter würde dazu nur die obersten 100 Mikrometer eines Metallobjekts benötigen; ein größerer Roboter vermutlich um einiges mehr.)
Hey, es klingt auf jeden Fall viel weniger erschreckend als der Vorschlag von vor ein paar Jahren für Roboter, die sich aufladen organisches Material fressen!
Ein Papier, in dem die Arbeit beschrieben wurde, war kürzlich in der Zeitschrift ACS Energy Letters veröffentlicht.
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