百年不用换电池我国成功研制水下永动

来源:机器人大讲堂(RoboSpeak),作者:堂博士

提到永动机,很早就已经证实了这个东西是不可能实现的

但!

最近在中国这件事似乎得以实现了!

这一次不只是“永动机”,而是“水下永动机器人”

这是不是真的?

它到底是个什么样的机器人?有多厉害?

有什么样的实际用途?

请继续往下看!

“水下永动机器人”是真的吗

就目前的情况来看是真的!而且是中国制造!

这是个什么样的机器人?

据了解,该机器人全长4.98米,高1.66米,由中国中船重工集团研制而成,是国内 深海型海洋温差自供能漂流浮标样机,在理论上实现了“水下永动机器人”。

看上去,像不像一条小*鱼?

所谓深海型海洋温差自供能漂流浮标样机,简单地说,它是一种海洋浮标。

我们知道,海洋占据了地球表面积的71%,但想要了解海洋真的是一件非常困难的事。想要了解海洋的水文,不仅仅要对海水的温度,盐度,海流,潮汐,海浪,水色等进行细致入微的测量,还需要结合相当一片区域内的综合水文进行更广泛的水下地质勘查和生态调查。而且海洋面积巨大且变化多端,人类想要详细了解一片海域的具体情况不能依靠人一点一点去测量。这个时候,基于实时传输数据的海洋浮标就成为了了解海洋的重要手段。从这里,大家是不是也能看得出这个“水下永动机器人”作为一种海洋浮标有着一些海洋探测方面的实际应用?

那么这个“水下永动机器人”有什么特点?为什么说它可以“永动”?

这个“水下永动机器人”到底有多厉害?

一般的海洋浮标一般采用锂电池作为动力,一次投放最多静待机使用三年。

而由于这个“水下永动机器人”浮标样机采用的是海洋温差自供能,理论上是利用海洋中受太阳能加热的表层海水与深层海水之间的温差进行发电获得能量进行自我供给。这种自然能源,非常清洁,不受时间季节气候等条件的限制且能量供应稳定。并且具有可再生、输出波动小等优点,与锂电池供电的浮标相比,温差自供能漂流样机不仅成本低、寿命长,而且还不污染环境。利用海洋温差自主发电,还无需日常维护,性能也更加强大。

除了利用温差能的技术,这个“水下永动机器人”还历经4年攻克了相变点控制、相变管储能等关键技术,可以搭载CTD(温盐深)、溶解氧、pH、声学、光学等传感器。目前,它的技术处于国际 水平,能够快速、准确、大范围收集全球海洋上层的海水剖面资料!

这个“水下永动机器人”有怎样的实际应用?

它可以实时测量海洋中的各项数据,包括海洋当前的盐度,海水温度,海洋洋流速度。这些数据可以无缝连接海*相关气象部门,也可以无缝与海*的潜艇进行数据连接。一旦得到数据,潜艇就可以测算出当前海洋的跃温层位置和海床位置,并依此数据进行侦查和作战任务。据悉,一旦这种浮标大规模投放,中国的海洋监管部门将获得源源不断的实时的海洋数据,为民用海洋航行安全和*用侦察反潜等提供宝贵数据,切实维护国家利益和海洋权益。

它还将用于全球海洋观测计划(Argo计划)。Argo计划旨在快速、准确、大范围收集全球海洋上层(从海面到米深度)的海水剖面资料。该计划构想在全球大洋中每隔3个经纬度布放一个浮标,由数千个浮标组成庞大的海洋观测网,测量海水温度、盐度、压力等。

看到这大家是不是觉得很神奇啊,下面我们再来看看视频了解一下这个吸引了国际目光的“水下永动机器人”吧!

Nature发布可应用于软体机器人的柔性电池,灵感来源于电鳗

17年软体机器人异常火爆,它们柔软的结构大大拓宽了机器人的应用范围,但它的发展也给其他领域带来了难题,比如说电池。

最近《Nature》上便发布了能满足软体机器人需求的柔性电池。

别小看这些分布有小色块的柔性薄膜,只要把这两个柔性薄膜对接在一起,相互挤压的小色块便会产生微小的电压,当成千上万的小色块聚集在一起时,便能产生高达V的电压了。

这款柔性电池源于弗里堡大学,他们发表在《Nature》上的文章显示这种电池很适合下一代软体机器人使用,而且由于它的材料不会 人体也可以应用于

下一代心脏起搏器、假肢和医用植入物,所以有一天出现仅靠人体内液体和盐分运行的起搏器,你也不要惊奇了,而最最关键的是他们研发出这种电池灵感竟然来源于海洋里的生物—电鳗。

电鳗是海洋里的神奇生物,生活在危机四伏的深海里,总要有一技之长可以自保,而电鳗的特技就厉害了,小小的电鳗身体上发出来的电竟然能电死一条鳄鱼,几千年来,电鳗能够瞬间产生高达V到W的强大电力,被称作水中的"高压线"。更任性的是它还能随意放电、自行掌握放电时间和强度,弗里堡大学团队的主要成员汤姆-施罗德和安妮·古哈便深入研究了电鳗的工作原理。

此前的科学研究已经发现,电鳗之所以能够发电,依赖的是成千上万的发电细胞,这些细胞堆叠在一起可以大量放电,并且依靠盐和水产生电力。

当鳗鱼处于休息状态时,每个发电细胞就从正面和背面泵出正离子。产生了两个相反的电压,相互抵消了。但是在需要的时候,每个发电细胞的背面就会翻转,从相反的方向泵出正离子,让整个细胞产生一个微小的电压。关键是,每个发电细胞都会同时进行这个翻转操作,所以这些微小的电压加总起来就更加强大了。这就好像是鳗鱼尾巴上有数千个小电池一样。你可以这样来理解:在鳗鱼休息时,一半的小电池“安装”方向是错误的,但是鳗鱼可以随时把它们调整到正确的方向,将它们对齐。

基于电鳗的发电机制,研究人员最初想仿造一个电鳗发电器官,但很快就发现这么做太复杂了。而他们最终想到了一个比较简单的方案。他们阅读大量有关电鳗的放电原理发现,电鳗的发电细胞就是以长条状堆叠,并且细胞间填充着液体。就好比是涂抹了蜂蜜或糖浆的薄饼,再将其放倒。

于是在两张分开的基板上排列一些凝胶块。红色凝胶块中是盐水,蓝色凝胶中是淡水。离子本来应该从前者流向后者,但却无法从一个凝胶移动到另一块。而另一张基板上有绿色和*色的凝胶块,当它们桥接在蓝色和红色凝胶块之间的间隙时,就为离子提供了移动的通道。

关键在于:绿色凝胶块只允许正离子流过,而*色凝胶块只允许负离子通过。这意味着正离子只从一侧流入蓝色凝胶,而负离子则只能从另一侧流入。这样蓝色凝胶上就会产生一个电压,与发电细胞很相似。而且正如在发电细胞中一样,每个凝胶只产生一个微小的电压,但成千上万的凝胶排成一排之后,就可以产生高达伏的电压了。

不过,承载凝胶的板材如果过大会很麻烦。于是密歇根大学的工程师MaxShtein提出了一个巧妙的解决方案——折纸。类似于卫星太阳能电池板可折叠一样,他用一种特殊的折叠方式将板材折叠来折叠,使正确的颜色的以正确的顺序接触。这样整个电池所占的空间就会小很多,大小只有隐形眼镜那么大,或许某天可以戴到身上。

不过,目前电池还需要你给它充电才能使用。充好之后,它们的供电时间可达几个小时。然后就需要再次充电,让它重新回到高盐分和低盐分凝胶交替的状态。但研究团队表示,人体内本来就有不同离子水平的液体储存,有朝一日或许能够利用它们来给这种电池充电。

不敢想象哪一天,每个人的身体都像电鳗一样,发出自己需要的电……

远望智库

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长按







































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