在设计更精良的装置时,效率至关重要。如果一个组件可以完成两项任务,为什么还要设置两个独立的组件呢?我们有一个关于“一石二鸟”的比喻,来说明效率有多么棒。
事实证明,对鹅有益的东西,对机器人鱼也同样有益。
康奈尔大学和宾夕法尼亚大学的一组工程师创造了一种柔软的鱼形机器人,其“血液”同时充当肌肉和电池。它可以自主运行一天半以上,甚至能以可观的速度逆流而上。这项发明的成功不仅对水下机器人爱好者来说是个福音,也对寻求提高未来机器人设计效率的工程师们,以及任何能从这种新颖改进的液体电池技术中受益的人来说,是一个好消息。
液体动力
听起来很疯狂,但电池的多任务处理并非新概念。例如,一些叉车使用特重电池来帮助平衡重量,而一些高科技机器则使用电池作为承重结构组件。论文的作者们遐想,如果存在某种液体电池技术,他们或许就能接近人体血液那种奇妙的多功能性和效用。“除了向全身输送氧气和营养物质外,循环系统还能清除废物,调节内部温度和细胞pH水平,并协助抵抗疾病和感染,”他们赞许地写道。
事实证明,这样的技术确实存在!氧化还原液流电池基本上就像你的普通AA电池一样工作,只是它们利用流动的液体来产生产生电力的化学反应。作者们意识到,这样的电池还可以兼作液压系统,能够传输物理力并在机器人体内产生实际的运动。
为了证明电池和液压的这种双重用途是可行的,该团队设计并制造了一个机械式自主机器人鱼——具体来说,是一只狮子鱼。(“这个概念可以推广到其他机器和机器人,”他们明确指出。)其流动的液体同时为鱼的泵和电子设备供电,并将机械功传递给鱼鳍,使其能够游动。通常这种液体电池使用坚硬、刚性的材料,但作者选择了柔软的硅胶身体作为鱼形机器人,这使其更加灵活,更能适应水生环境。
成品可以连续游动超过36小时,并且以每分钟超过1.5个身长的速度逆流而上。作者自豪地补充道:“机器人还可以扇动胸鳍,这是狮子鱼用来交流的一种行为。”
加油机器人鱼
那么,机器人鱼有什么用呢?它本身作用不大——尽管我敢肯定它是一个很棒的谈资,就像《银翼杀手》中的东西一样。(作者甚至一度将该系统称为“机器人血液”!)但这个机器的真正意义在于它背后的理念是合法的。
他们的机器人狮子鱼表明,电池液也是一种有效的液压液,这意味着一个系统可以以两种不同的方式为机器人供电——机械和电气。
这意味着更高效、更通用的机器人设计现在是可能的。虽然对电池化学、电子学和设计的其他细节进行微调可能会进一步改进它,但其内在的(字面意义上的)核心部件暗示着一种新型机器人可能很快就会在我们中间行走或游泳。














