Американские специалисты создали рыбу-робота с кровеносной системой

Создан робот-рыба с собственной кровеносной системой

Как бы ни были хороши современны роботы, пишут исследователи в своей новой работе , им все еще не хватает «многофункциональных взаимосвязанных систем, обнаруживаемых в живых организмах» — а потому роботы не могут воспроизвести их эффективность и автономность. Чтобы решить эту проблему, команда заново «изобрела» и творчески интерпретировала основные факторы, влияющие на эффективность и автономность ботов: их размер, вес и дизайн.

Ученые исследовали существующие ограничения и в конечном итоге пришли к формату «системы циркулирующей энергии, встроенной в автономного водного робота с мягким телом». Да-да, это самая настоящая рыба-робот. Команда, возглавляемая Робертом Шепардом, робототехником и доцентом в Школе механического и аэрокосмического машиностроения Корнелла Сибли, использовала для перемещения робота аккумуляторную жидкость вместо гидравлической. Аккумуляторная жидкость приводит в действие насос, который заставляет плавники двигаться, что и позволяет роботу плавать. Ученые облачили устройство в мягкое тело длиной около полуметра.

В основе роборыбы лежит гидравлика и альтернативный метод накопления энергии, позволяющий ей плавать до 36 часов без необходимости подзарядки. Эффективность конструкции придает то, что жидкостная система внутри робота намного легче и компактнее, чем традиционные аккумуляторные батареи, да и как ресурс она намного дешевле — в результате машина может тратить на движение больше энергии.

Шепард отметил, что на концепт этой системы его вдохновила настоящая кровь и ее кроссфункциональность. «Кровь в наших телах также выполняет множество функций — доставляя энергию и удаляя отходы, она одновременно с этим питает наши органы», отметил он. В результате у инженеров получился простенький, но эффективный аналог кровеносной системы животного. У такого бота масса практических применений: отсутствие необходимости постоянно подзаряжаться, малый вес и пластичность уже сейчас делают его незаменимым для разведки и исследования труднодоступных для человека областей. В будущем более совершенные разновидности таких роботов могут пригодиться и в космосе — в этом вопросе ученые настроены весьма оптимистично.

В США создали рыбу-робота с искусственной кровеносной системой

KOGDATA — Какими бы технологическими и человекообразными ни были современные роботы, их конструкция еще слишком примитивна и далека от биологической гармонии. Вот, например, кровь. Она распределяет кислород и энергию между клетками всего организма, поэтому нам не нужны аккумуляторы. «Хм, а почему бы таким образом питания не применить в робототехнике?» – подумали инженеры из Корнелльского и Пенсильванского университетов и создали роборыбу с искусственной кровеносной системой!

Традиционные ионно-литиевые батареи распределяют энергию по проводам и моторов. Представленный прототип также аккумуляторы, размещенные в брюшной полости и плавниках «рыбы». Но, кроме них, есть еще насосы и гидравлическая жидкость с растворенными ионами. Последняя и выполняет функцию крови.

Принцип, по которому работает система, больше напоминает работу сердца, чем работу обычного аккумулятора – насосы прокачивают жидкость, которая питает их электронами.

Но это не вечный двигатель. В конце концов батареи садятся, потому жидкость теряет ионы. А без них нет циркуляции.

И можно сделать «переливание крови».

На самом деле вы можете слить жидкость и залить другую, заряженную. Это как заполнить бензобак на станции.
Роберт Шепард – исследователь из Корнелльского университета

Смотрите видео ниже ►

Рыба-робот способна плавать до 36 часов подряд. Против течения она двигалась со скоростью 1,5 длины тела в минуту.

Так, в океане ее бы без проблем догнали и съели.
В будущем скорость планируют увеличить путем увеличения площади поверхности анодов и катодов.

Но все равно, против робота аналогичного дизайна, но без синтетической крови, «рыба» двигалась в восемь раз дольше, одновременно сохраняя свою маневренность.


Категория: Новости о онлайн-медиа и IT-корпорациях Ваш IP записан: 188.163.64.82 (01.07.19)

Комментарии 0

«попробуйте оставить ваш первый комментарий здесь — это проще, чем кажется!»

Почти как живая: новая рыба-робот получает энергию от синтетической крови

Мягкая роботизированная рыба. Тёмные области показывают синтетическую кровеносную систему.

Внутренние компоненты мягкой роботизированной рыбы.

Теоретически такая рыба сможет плавать без подзарядки до 36 часов.

Не первый год инженеры создают автономных роботов, похожих на реальных существ, например, насекомых. Недавно группа американских учёных сделала ещё один шаг в этом направлении и разработала мягкую роботизированную рыбу с многофункциональной “системой кровообращения”.

Отметим, что обычно роботы оснащены аккумулятором для хранения энергии или механизмом для её передачи от одного компонента к другому. Проблема с такими элементами заключается в том, что они увеличивают размер и вес устройств, что, в свою очередь, плохо сказывается на их ловкости, гибкости и автономности.

В недавнем исследовании, опубликованном в издании Nature, учёные из Корнеллского и Пенсильванского университетов описали робота, максимально похожего на живое существо. Разработчики наделили своё механическое детище многофункциональными компонентами. Так, жабры “рыбы” обеспечивают газообмен, регулируют кислотно-щелочной баланс и выводят “отходы”, а уникальная “система кровообращения” одновременно питает устройство и помогает ему двигаться.

Длина устройства составляет 40 сантиметров. Внутри “рыбы” содержится примерно 0,2 литра синтетической крови, распределённой по всей искусственной сердечно-сосудистой системе. Остальная часть робота состоит из структурных элементов, которые чем-то напоминают мышцы и хрящи. Водонепроницаемая оболочка рыбы выполнена из силикона.

В своих разработках инженеры часто используют литий-ионные аккумуляторы. Но у них есть один серьёзный недостаток: они громоздкие.

Новая искусственная рыба питается от проточных редокс-аккумуляторов – систем, состоящих из двух электродов и жидкого электролита (той самой “крови”), который протекает между ними. Такие батареи также питают насосы, которые перегоняют синтетическую кровь по “организму”, заставляя двигаться хвост робота, а также спинной и грудной плавники.

Таким образом синтетическая кровь не только работает в батареях, но и служит в качестве гидравлической жидкости: подача её в тот или иной отдел увеличивает давление. Например, когда раздувается одна сторона хвоста “рыбы”, другая сторона сжимается, что приводит к сгибанию хвоста и изменению направления движения “рыбы”.

Синтетическая кровь помогает “рыбе” двигать плавниками и плавать в воде даже против течения. В то же время она накапливает энергию, необходимую для питания устройства. Это позволяет “рыбе” работать в течение более длительных периодов времени без необходимости в тяжёлых и громоздких аккумуляторных блоках.

Новое устройство не выиграет ни одного спринта (двигаясь против течения, устройство развило скорость около 15 сантиметров в минуту), зато может похвастаться впечатляющей выносливостью. Во время тестирования робот-рыба смог плавать на протяжении двух часов, но теоретически он может работать до 36 часов.

В пресс-релизе работы отмечается, что исследователи достигли плотности энергии, равной примерно половине плотности энергии литий-ионного аккумулятора автомобиля Tesla модели S. Между тем это вечная головная боль проточных редокс-аккумуляторов. Однако в данном случае за счёт нескольких ухищрений инженерам удалось значительно увеличить плотность энергии и эксплуатационное напряжение.

Как говорит соавтор работы Джеймс Пикул (James Pikul) из Пенсильванского университета, эта идея родилась у его команды во время попытки сделать механизмы более автономными.

“Мы поняли, что большинство роботов работает непродолжительное время. Их постоянно приходится перезаряжать, на что уходит по десять минут, а люди способны работать в течение нескольких дней без еды. Мы хотели решить эту проблему и придумать способы хранения энергии прямо в компонентах робота. Так называемая “кровь”– наша первая демонстрация хранения энергии в жидкости, которая обычно используется только для приведения [устройства] в действие”, – рассказывает Пикул в интервью изданию Gizmodo.

По мнению Пикула, механизм циркуляции жидкости в устройстве похож на работу сердечно-сосудистой системы животных.

“В нашей синтетической сердечно-сосудистой системе жидкость запасает химическую энергию, которую мы можем использовать для питания робота-рыбы. По мере того как она прокачивается через устройство, робот приводится в движение. Таким образом, сердечно-сосудистая система является многофункциональной. Именно это позволяет устройству оставаться ловким, а также увеличить время работы”, – объясняет Пикул.

По сравнению с роботом аналогичной конструкции, но без синтетической крови, “рыба” работала примерно в восемь раз дольше, не уступая при этом в проворности.

В будущем разработчики намерены использовать синтетическую кровь для повышения мощности роботов и машин, которым требуются жидкость, в том числе электромобилей, самолётов и мягких роботов.

В целом такая инновация является шагом к созданию автономных роботов, которые могут выполнять задания без вмешательства человека, считает Роберт Шеферд (Robert Shepherd) из Корнеллского университета.

Мягкие роботы-рыбы могли бы выполнять морскую разведку, обследовать трубопроводы и подводные кабели, следить за жизнью в океане и многое другое.

Создана рыба-робот с синтетической “кровью”

Американские ученые из Корнеллского университета разработали роботизированную рыбу с собственной сосудистой системой. Организм робота, удивительно напоминающего живую рыбу, оснащен трубками, в которых вместо крови циркулирует электролит, сообщается в журнале Nature.

Моделью для устройства послужила крылатка, которая обитает в тропических коралловых рифах. Рыба-робот, созданная людьми, тоже может плавать: она прошла испытания в бассейне с морской водой. Двигаясь против слабого течения, 40-сантиметровое устройство показало скорость около 15 сантиметров в минуту. Теоретически, считают исследователи, оно может работать до 36 часов.

Такой впечатляющей “выносливости” удалось добиться благодаря “многофункциональному накоплению энергии”.

“Мы представляем конструкцию, которая содержит синтетическую сосудистую систему, состоящую из взаимосвязанных проточных элементов с цинк-йодидным электролитом, которые обеспечивают питание насосов и электроники посредством электрохимических окислительно-восстановительных реакций”, – говорится в статье.

Исследователи использовали в качестве электролитического контура различные плавники роботизированной рыбы, в том числе длинные спинные плавники. Система, основанная на принципе окислительно-восстановительной батареи, одновременно решает две совершенно разные задачи: гидравлическая жидкость управляет рыбой и в то же время накапливает энергию, как в батарее.

Как говорят разработчики, механизм циркуляции жидкости в устройстве похож на работу сердечно-сосудистой системы животных. Эта “система кровообращения” может передавать гидравлическую энергию: если жидкость электролита перекачивается с одной стороны на другую сторону хвостового плавника, то плавник перемещается в боковом направлении. Если жидкость прокачивается по задней части хвостового плавника, то рыба может плавать, меняя направление движения. Грудной плавник рыбы-робота тоже может двигаться, как у живых крылаток, которые используют его для общения с сородичами.

И хотя изобретение не обладает таким количеством способностей, какие имеет живой организм, тем не менее, устройство работает надежно.

“Наша работа показывает, что энергоплотные гидравлические жидкости можно использовать внутри роботов для их механического и электрического питания”, – пишут исследователи. По их убеждению, “синтетическая кровь мягкого робота” являются универсальной платформой для иллюстрации новых методов накопления энергии и преобразования ее в движение.

Рыба-робот с собственной кровеносной системой

Исследователи из Корнелльского университета создали рыбу-робота, которая функционирует с помощью кровеносной системы, работающей на искусственном аналоге крови.

Как бы ни были хороши современные роботы, пишут исследователи в своей новой работе, им все еще не хватает «многофункциональных взаимосвязанных систем, обнаруживаемых в живых организмах» — а потому роботы не могут воспроизвести их эффективность и автономность. Чтобы решить эту проблему, команда заново «изобрела» и творчески интерпретировала основные факторы, влияющие на эффективность и автономность ботов: их размер, вес и дизайн.

Ученые исследовали существующие ограничения и в конечном итоге пришли к формату «системы циркулирующей энергии, встроенной в автономного водного робота с мягким телом». Таким образом появилась настоящая рыба-робот.

Команда, возглавляемая Робертом Шефердом, робототехником и доцентом в Школе механического и аэрокосмического машиностроения Корнелла Сибли, использовала для перемещения робота аккумуляторную жидкость вместо гидравлической. Аккумуляторная жидкость приводит в действие насос, который заставляет плавники двигаться, что и позволяет роботу плавать. Ученые облачили устройство в мягкое тело длиной около полуметра.

В основе роборыбы лежит гидравлика и альтернативный метод накопления энергии, позволяющий ей плавать до 36 часов без необходимости подзарядки. Эффективность конструкции придает то, что жидкостная система внутри робота намного легче и компактнее, чем традиционные аккумуляторные батареи, да и как ресурс она намного дешевле. Такая машина может тратить на движение больше энергии.

Шеферд отметил, что на концепт этой системы его вдохновила настоящая кровь и ее кроссфункциональность. «Кровь в наших телах также выполняет множество функций — доставляя энергию и удаляя отходы, она одновременно с этим питает наши органы», – отметил он.

В результате у инженеров получился простой, но эффективный аналог кровеносной системы животного. У такого бота масса практических применений: отсутствие необходимости постоянно подзаряжаться, малый вес и пластичность уже сейчас делают его незаменимым для разведки и исследования труднодоступных для человека областей. источник

Создан робот-рыба с собственной кровеносной системой (фото+видео)

Исследователи из Корнелльского университета разработали роботизированную рыбу, система которой запитана от кровеносной системы, которая работает на искусственном аналоге крови.

Как бы ни были хороши современны роботы, пишут исследователи в своей новой работе, им все еще не хватает «многофункциональных взаимосвязанных систем, обнаруживаемых в живых организмах» — а потому роботы не могут воспроизвести их эффективность и автономность. Чтобы решить эту проблему, команда заново «изобрела» и творчески интерпретировала основные факторы, влияющие на эффективность и автономность ботов: их размер, вес и дизайн.

Ученые исследовали существующие ограничения и в конечном итоге пришли к формату «системы циркулирующей энергии, встроенной в автономного водного робота с мягким телом». Да-да, это самая настоящая рыба-робот. Команда, возглавляемая Робертом Шепардом, робототехником и доцентом в Школе механического и аэрокосмического машиностроения Корнелла Сибли, использовала для перемещения робота аккумуляторную жидкость вместо гидравлической. Аккумуляторная жидкость приводит в действие насос, который заставляет плавники двигаться, что и позволяет роботу плавать. Ученые облачили устройство в мягкое тело длиной около полуметра.

В основе роборыбы лежит гидравлика и альтернативный метод накопления энергии, позволяющий ей плавать до 36 часов без необходимости подзарядки. Эффективность конструкции придает то, что жидкостная система внутри робота намного легче и компактнее, чем традиционные аккумуляторные батареи, да и как ресурс она намного дешевле — в результате машина может тратить на движение больше энергии.

Шепард отметил, что на концепт этой системы его вдохновила настоящая кровь и ее кроссфункциональность. «Кровь в наших телах также выполняет множество функций — доставляя энергию и удаляя отходы, она одновременно с этим питает наши органы», отметил он. В результате у инженеров получился простенький, но эффективный аналог кровеносной системы животного. У такого бота масса практических применений: отсутствие необходимости постоянно подзаряжаться, малый вес и пластичность уже сейчас делают его незаменимым для разведки и исследования труднодоступных для человека областей. В будущем более совершенные разновидности таких роботов могут пригодиться и в космосе — в этом вопросе ученые настроены весьма оптимистично.



Источники:
http://kogdata.com/2415-v-ssha-sozdali-rybu-robota-s-iskusstvennoy-krovenosnoy-sistemoy.html
http://nauka.vesti.ru/article/1214449
http://rg.ru/2019/06/22/ryba-robot.html
http://densegodnya.ru/nauka/article_post/ryba-robot-s-sobstvennoy-krovenosnoy-sistemoy
http://ekabu.ru/180952-sozdan-robot-ryba-s-sobstvennoy-krovenosnoy-sistemoy-fotovideo.html
http://joinfo.ua/hitech/scince/1258799_Amerikanskie-uchenie-testiruyut.html

Ссылка на основную публикацию