Buzz
Hãy công nhận nơi cần phải công nhận: Tiến hóa đã phát minh ra rất nhiều sự thích nghi thông minh, từ những con cá bơi lên đít dưa chuột biển và ăn tinh hoàn của chúng đến những ký sinh trùng điều khiển ý thức của chủ nhân mình theo những cách vô cùng phức tạp. Nhưng nó chưa từng mơ tưởng ra động cơ điện từ, một cách mới tuyệt vời để cung cấp năng lượng cho robot bằng cách tăng tốc các ion thay vì đốt nhiên liệu hoặc quay các bộ phận quay. Công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn phát triển rất sớm, nhưng có thể một ngày nào đó sẽ dẫn đến các máy móc có khả năng bay như chưa từng có.
Bạn có thể đã nghe về động cơ điện từ trong ngữ cảnh của các tàu vũ trụ, nhưng ứng dụng này có một chút khác biệt. Hầu hết các tàu vũ trụ sử dụng năng lượng mặt trời đẩy các nguyên tử xenon bằng electron, tạo ra ion xenon mang điện tích dương sau đó lao về phía một lưới mang điện tích âm, làm tăng tốc các ion vào không gian. Sức đẩy thu được so với động cơ truyền thống rất nhỏ, và điều đó là hoàn toàn tốt—tàu vũ trụ đang trôi nổi trong không gian hố, vì vậy luồng ion gia tốc máy bay từng chút một.
Một robot ở Trái Đất có sẵn phân tử không khí, do đó không cần phải lo lắng về xenon. Trong trường hợp này (được biết đến là đẩy điện thủy động), điện chảy vào một chiếc lược nhỏ được làm từ kim loại dẫn điện. Mỗi chiếc răng sắc nhọn tạo ra các ion, được hút đến một lưới cacbon sợi dưới đó.
“Trên đường từ Điểm A đến Điểm B, chúng va chạm nhiều lần với các phân tử trung tính, đó là không khí - nitơ, ôxy, một chút CO2 và nước,” kỹ sư cơ khí Igor Novosselov của Đại học Washington nói, là đồng tác giả của một bài báo tiền công bố gần đây miêu tả hệ thống của nhóm ông. “Vì vậy, các ion này tăng tốc cho không khí hướng xuống đất, tạo ra đẩy.”
Dễ dàng, phải không? Không có xenon hoặc cánh để đập hoặc cánh quạt để quay. Nhưng thực tế là, đẩy ion đi kèm với một loạt vấn đề mà các nhà robot học mới chỉ bắt đầu đối mặt.
Một vấn đề là năng lượng. Cần rất nhiều điện để tạo ra đủ ion để tạo ra đẩy, đến mức mà Novosselov và đồng nghiệp phải cột robot của họ với nguồn điện. Hãy tưởng tượng máy của họ giống như bốn động cơ đẩy ion riêng biệt ghép lại với nhau, tổng cộng đo khoảng một inch chiều dài. Ý tưởng của việc có bốn cái là bạn có thể điều chỉnh năng lượng cho mỗi cái, cho phép máy bay điều khiển như một quadcopter.”
Nhưng đó là một chặng đường xa, vì trong lúc này, máy chỉ có thể tạo ra một chút đẩy hơn cái cần để cất cánh. Điều đó không đủ để mang theo pin và cảm biến cũng như các thiết bị điện tử khác có thể làm cho việc điều khiển và bay liên tục trở nên khả thi. (Như bạn có thể thấy dưới đây, một động cơ đẩy bị ràng buộc đơn độc nhất tuân theo phương pháp hỗn loạn của việc bay có sức mạnh). Nó thậm chí không mạnh mẽ bằng động cơ đẩy ion trước đó của UC Berkeley mà nó được mô phỏng dựa trên.
Động cơ mới này sử dụng quy trình cắt bằng laser, tất cả được thực hiện ngay tại phòng lab. “Thay vì mất vài ngày hoặc vài tuần để tạo ra một trong những thứ này, chúng tôi có thể làm điều đó trong thời gian ít hơn 30 phút với nguyên liệu thô,” Sawyer Fuller, người cùng thiết kế động cơ mới, nói.
Động cơ mới sử dụng quy trình cắt bằng laser, tất cả được thực hiện ngay tại phòng lab. “Thay vì mất vài ngày hoặc vài tuần để tạo ra một trong những thứ này, chúng tôi có thể làm điều đó trong thời gian ít hơn 30 phút với nguyên liệu thô,” Sawyer Fuller, người cùng thiết kế động cơ mới, nói.
Nhóm nghiên cứu có thể vì vậy thử nghiệm trên các thiết kế của mình nhanh hơn nhiều, một yếu tố quan trọng trong nghiên cứu robot học. Khi thiết kế phần cứng, có thể mất nhiều tháng để thực hiện một thay đổi. Việc cắt bằng laser, mặc dù hy sinh một số độ chính xác mà Drew thích, nhưng làm tăng tốc quá trình đáng kể.
Điều đó có nghĩa là thử nghiệm với các điện cực có hình dạng khác nhau được làm từ các vật liệu khác nhau để cải thiện công suất và hiệu suất của thiết bị, với mục tiêu cuối cùng là một ngày nào đó thả một robot ion tự do vào tự nhiên. “Câu hỏi là, bạn có thể mang đủ pin không?” Drew nói. “Và tôi nghĩ câu trả lời hiện tại là nó chỉ gần như có thể có thể. Vì vậy thách thức đang mở ra là, làm thế nào để chúng ta cải thiện hiệu suất của cơ chế này?”
Vẻ đẹp của một động cơ đẩy ion là nó là rắn. Robot giống côn trùng đánh bại cánh cơ khí, điều đó có nghĩa là chúng có rất nhiều bộ phận có thể gặp sự cố. Cũng với các bộ phận cánh quạt và động cơ của một quadcopter. Nhưng với đẩy ion, miễn là bạn có đủ điện, bạn có chuyển động.
Đơn giản đó cũng mang lại chi phí sản xuất thấp hơn, có nghĩa là bạn có thể triển khai những loại máy này dưới dạng bầy đàn. “Chúng có thể tìm kiếm các bệnh tật trong nông nghiệp hoặc phát hiện rò rỉ khí gas hoặc khám phá không gian bên ngoài,” Fuller nói. “Tôi rất hào hứng về việc gửi những con robot bay nhỏ đến các hành tinh khác, vì chúng rất rẻ khi phóng. Công ty tên lửa, sau tất cả, tính phí theo cân nặng của hàng hóa.”
Cuối cùng, công nghệ này không cần phải giới hạn chính nó trong các máy bay truyền thống. Các nhà nghiên cứu đã phát triển một robot hai chân sử dụng cánh quạt để bay trên hai chân, giúp cân bằng và tiết kiệm năng lượng khi, ví dụ, leo dốc. Liệu động cơ đẩy ion có thể đem lại lợi ích cho các robot chân khác không? Vì những chiếc máy chắc chắn như vậy đã đi kèm với pin, điều đó có thể giải quyết vấn đề về năng lượng để làm thế nào để các ion đó chảy.
Nước đi của bạn, sự tiến hóa.
Nhiều Bài viết Tuyệt vời từ Mytour
- Anh ta theo dõi trực tuyến các cô gái suốt nhiều năm — sau đó họ đã đáp trả trả đũa
- Giấc mơ của một cậu bé về kỳ nghỉ để xem các thiết bị xây dựng
- Thông báo đang gây áp lực cho chúng ta. Chúng ta đã đi đến đây như thế nào?
- Làm sao chín người xây dựng một đế chế Airbnb bất hợp pháp 5 triệu đô la
- Mọi thứ bạn muốn — và cần — biết về người ngoài hành tinh
- 🏃🏽♀️ Muốn có những công cụ tốt nhất để khỏe mạnh? Hãy xem xét sự lựa chọn của nhóm Gear của chúng tôi cho bộ theo dõi sức khỏe tốt nhất, thiết bị chạy bộ (bao gồm giày và tất), và tai nghe tốt nhất.
- 📩 Nhận thêm thông tin nội bộ của chúng tôi với bản tin hàng tuần Backchannel của chúng tôi
