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舜宇智能光学 | 潮科技周报

舜宇智能光学 | 潮科技周报 舜宇智能光学
2021-06-01
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水下翩翩起舞的垃圾清道夫
落叶也能成为开发软体机器人的灵感?

还真有科学家在“树叶在空中飘动而掉落”中汲取灵感,开发了一款软体机器人。

这款机器人被称为“Swimming Leaf”,(下称“树叶”),由韩国首尔国立大学机械工程系的研究小组开发,能够自主游泳,向下游动时就和树叶飘落一模一样。

向上游动也没问题:

还具有整合探索和维护海洋环境所需的各种功能的潜力,比如捡起水底的塑料垃圾。

▍“树叶”水下飞舞的运动秘诀

要想设计一款会游泳的树叶机器人,就要先搞清楚落叶飘落时的运动动力学问题。

研究人员发现,树叶上有关键的9个质量点,每个点上的点质量会在质心和浮力之间造成偏移,从而产生与环境耦合的内部扭矩,就是我们平时看到的树叶“摇摇晃晃”飘落下来。

那如何让“树叶”机器人按照我们想要的方式运动呢?

树叶飘落的关键之处在于,这种运动高度依赖于树叶上的密度分布,并且在水下环境中效果会进一步放大。于是,改变“树叶”的密度分布,就是机器人自主运动的关键!

研究人员将一层薄薄的软复合材料制成叶片,在叶片上附上了一个“浮力皮肤”驱动器,由充满液体的弹性体(称为“肌肉”)和柔软的电子电路组成,将电路加热到一定程度时,内部液体会产生连续的剧烈体积变化从而改变其密度,密度变了,则浮力也会发生改变。

电子电路上有不同的三个激活位点,通过控制热量施加的位置点,可以控制不同点位上的浮力,从而实现两种运动步态:

三个点位浮力均匀分布:
三个点位浮力不均匀分布:

这种密度分布控制技术无需使用螺旋桨或其他推力装置,也无需大幅改变物体的形状,就可以通过的任意结构移动到所需位置,不仅让薄薄的“树叶”动起来,连花盆也不在话下。

▍海洋环保小能手,清除塑料垃圾和油污

这片小小的“树叶”有什么作用呢?

研究人员称,它具有探索和维护海洋环境的巨大潜力,为了证明这种可能性,研究人员做了一个实验,展示了大面积的水面除油污功能。

机器人可对准油污区域,自动游到溢油区并去除污染物。

如果把亲油吸附片换成轻薄的多个胶粘片,机器人还可以清理水底的塑料垃圾:


纯电动飞机来了
近期,一家飞机制造商Bye Aerospace宣布自己要推出一款“电动飞机”。这已经是“新能源”系列传统项目了,“烧电”的说要打倒“烧油”的,烧油的说“就你?”,然后没多久就会乖乖地加入了。
然而现在“电车”和“油车”都还没吵明白,这次又多了个电动飞机。除了航程,和“油飞机”几乎一样。

全电动双涡轮螺旋桨飞机,能够搭载一两名飞行员和最多七名乘客。

理论上可以在 35,000 英尺(10.67公里)以高达 320 节(592公里/小时)的速度巡航,让这款飞机可以在 500 海里(926公里)范围内开展业务。
如果要留有45分钟的仪表飞行储备,那么只能将速度降到280 节(519公里/小时),而航程也降低到 434海里(805公里)。

根据统计发现,这种商用螺旋桨飞机通常的运营距离只有240海里(444公里)。从北京飞到石家庄肯定是在这个范围内了。
首席执行官表示:全电动螺旋桨飞机的空气动力学效率是同尺寸传统飞机的2倍,而运营成本也会降低到五分之一,这将是吸引运营商的地方。

▍固态锂硫电池

电动飞机采用的电池也和普通的锂电池不同,是一种称为固态锂硫的电池(Li- S)。为飞机提供电池的公司表示,锂硫电池比锂离子电池具有更高的能量密度,同时也比使用锂离子的电池更安全,因为硫通过钝化过程防止锂金属腐蚀。

目前锂硫电池的比能量为每公斤 450 瓦时(Wh/kg),能量密度为每升 550 瓦时(Wh/L)。一般来说,400 Wh/kg 左右被认为是在飞机上使用电池的临界点。而现在电池普遍的水平约为 220 至 250 Wh/kg。

同时,电池公司表示这种锂硫电池在安全性方面可以通过穿刺测试,并且在耐用性上能够实现 500 次充电/放电循环。











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