Napajanje biohibridnih robota: od solarnih baterija do bio vibracija
Kineski istraživači objavili su opsežan pregled različitih metoda opskrbe različitih klasa biohibridnih robota energijom
Tamo negdje početkom godine na stranicama Buga pisali smo o uspjehu istraživača Sveučilišta Illinois Urbana-Champaign koji su izradili daljinski upravljane samohodne robote koji se kreću zahvaljujući živom, laboratorijski uzgojenom mišićnom tkivu. Štoviše, izvijestili smo tada, njihov biohibridni robot (BHR) odmah je postavio i novi brzinski rekord u kategoriji strojeva izrađenih od kombinacije mehaničkih dijelova i živih tkiva.
Ključ je napajanje
Za razliku od konvencionalnih bioničkih robota biohibridni roboti, razne mikro-letjelice, ali i ronilice, nemaju složene mehaničke strukture, a zbog životinjskih tijela izuzetno su pokretni i troše malo energije. BHR-i su stoga idealni za upotrebu u operacijama spašavanja u urbanim sredinama i divljini, za praćenje stanja u okolišu i istraživanja opasnih područja.
Njihova efikasnost i izdržljivost ovise o napajanju. Istraživači Instituta za tehnologiju u Pekingu izradili su opsežan pregled različitih metoda opskrbe BHR-a energijom i objavili ga u časopisu Cyborg and Bionic Systems.
Pet kategorija
Istraživači su uređaje za opskrbu energijom razvrstali u pet kategorija: kemijske baterije; solarne ćelije; biogorive ćelije; uređaji za prikupljanje biotermalnih izvora energije i sakupljače bio vibracija (bio-vibration harvesters).
Zasebno su analizirali različite vrste životinja nositelja pri odabiru kemijskih baterija. Na primjer, pri odabiru baterije za leteće kukce, osim ispunjavanja osnovnih električnih zahtjeva u obzir treba uzeti i težinu i veličinu cijele baterije, kako bi kukac nositelj mogao pravilno letjeti.
"Energetske žetelice"
Područje istraživanja opskrbe energijom za BHR još je uvijek u povojima, ističu istraživači. No, činjenica je da baterije postaju sve manje i manje, ali i da ne mogu osigurati održivu energiju za BHR. Uz to, često punjenje neminovno utječe i na životni vijek životinja. Stoga su neki istraživači počeli razvijati solarne ćelije, ali i ćelije za biogorivo, kao i biotermalne i biovibracijske sakupljače energije za opskrbu BHR-ova energijom.
Pregled kineskih istraživača sadrži i sažeti pregled aktualnih istraživanja uređaja s vlastitim napajanjem. Takve "energetske žetelice" mogu učinkovito sakupljati različite oblike energije iz okolnog okoliša ili same životinje, čime bi se moglo postići samonapajanje BHR-ova, naglašavaju istraživači koji ističu pet važnih izazova koje treba savladati prilikom razvoja biohibridnih robota.
Pet izazova
Prvi je razvoj uređaja za opskrbu energijom visoke gustoće energije stvaranjem novih materijala i daljnjim napretkom mikro i nano tehnologije koji će omogućiti razvoj strukturalnog dizajna na mikro skali.
Drugi je razvoj biokompatibilnosti uređaja za opskrbu energijom kako bi se izbjegle ozbiljne imunološke reakcije koje bi mogle utjecati na životni vijek životinje-nositelja. Treći je složena opskrba energijom. Razumnim prikupljanjem višestrukih izvora energije iz okoliša i primjenom višestrukih mehanizama za pretvorbu energije, učinkovito se poboljšava učinkovitost iskorištenja prostora uređaja za opskrbu energijom, a može se povećati i izlazna snaga.
Četvrti je stabilnost opskrbe energijom jer je dugoročna stabilnost sustava opskrbe energijom osnovni uvjet za učinkovitu kontrolu BHR-ova. Posljednji je ekološki prihvatljiva opskrba energijom. Budući da se BHR koriste u prirodnom okruženju, ključni je izazov rješavanje utjecaja sustava opskrbe energijom na okoliš, zaključuju kineski istraživači svoj pregled metoda opskrbe BHR-a energijom.
