机器人和无人机：液压驱动和流量累加器相结合

机器人和无人机：液压驱动和流量累加器相结合

美国工程师开发了一种机器人，其中执行器和电池作为单一系统实现。在机器人内部，存在充满流动性的管和腔室，其同时充当蓄能器的电解质和负责翅片运动的液压致动器的工作流体。

通常，工程师使用机器人和其他机器作为电动机的运动源。有些人试图重现动物身上发现的机制。例如，在工程科学和材料科学领域，存在相当广泛的方向，其涉及在电流，光，热或压力的作用下收缩或膨胀的人造肌肉的产生。然而，肌肉并不是动物使用的唯一运动机制。例如，一些蜘蛛使用液压驱动器 – 它们伸直四肢，增加血淋巴的压力。

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来自康奈尔大学和币安大学的Robert Shepherd（Robert Shepherd）和他的同事在他们的机器人鱼中使用液压驱动器，但他们使用了一个相当有趣的设计，因此他们设法摆脱了单独的电池。工程师使用流通式电池电路，其中电解质通过管系统循环，并通过离子交易所膜进料到电极分成两部分的区域。这个机器人有两个这样的电池。在机器人前面有两个暴涨用于暴涨送电解液 – 每个电池一个。其中一个蓄能器与背鳍和胸鳍中的空腔相关，第二个与尾鳍中的空腔相关。

机器人的液压和电池系统图。 /自然2019年 机器人的液压和电池系统图。 / Nature 2019分离它们的阴极，阳极和隔膜安装在散热片中。作为电极的材料，工程师使用的是包覆毡状材料，镍或钢丝编织在其中，这取决于它是阳极还是阴极。电池中的电解质是碘化锌的水 – 醇溶液。电池的操作原理基于锌离子和碘的氧化还原相互作用。当放电时，积聚在阳极上的锌被氧化并以离子的形式通过膜进入电解质，同时将电子转移到电路。在阴极处，来自电路的电极将离子I 3 – 还原为I – 。

该设计中的暴涨一次执行两个功能。首先，由于流动性的移动，它们在电极附近提供均匀浓度的离子。其次，它们允许机器人移动鳍。实验表明，由于尾鳍的运动，机器人可以每分钟1.56体长的速度游泳。此外，机器人可以移动胸鳍。

带有“人造血液”的机器人模仿人体循环系统

Arduino Uno板负责控制机器人。值得注意的是，为了给暴涨供电，工程师在机器人中安装了单独的电池和高达12伏的电压转换器。作者的计算表明，碘化锌溶液的最大理论能量密度为每升332瓦时，例如，相当于电动汽车特斯拉Model S的锂离子电池的一半。基于此，工程师们已经计算出机器人可以游泳，不断移动其鳍片，持续36.7小时。

去年，来自美国和沙特阿拉伯的科学家们使用流通式电池的设计来创造一种用于太阳能增持的混合装置。它由几层组成，在它们之间发生氧化还原反应，它们的过程取决于当时使用的电极（来自电池或太阳能电池板）。将流经电池发出的太阳能转换为电能的平均效率超过十个周期，结果为14.1％。

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