中美科学家首次研制出 “皮肤” 电池:像脂肪一样包裹机器人体外,分布式储能创新电池设计

为了不让电池占据过多的机器人内部空间,一支中美科研团队直接把电池做成了外壳的形状。

鑫运棋牌哈尔滨工业大学黄玉东团队和密歇根大学工程学教授尼古拉斯 · 科托夫 领导的团队合作展示了一种新型的可充电锌电池,就像生物脂肪储存能量一样,该电池可以集成在机器人的结构中,在充当机器人外壳的同时,为机器人提供电力。

图 | 表面包覆的结构电池(银色)驱动机器人运动

团队表示,对多数脊椎动物来说,脂肪组织能为动物体提供支撑、保护,在特定条件下又能提供能量。这项研究由此获得灵感。

该研究也是首次成功将电池做成机器人的“皮肤”,并成功驱动机器人运动。相关研究发表在近期的《科学机器人》(Science Robotics)上。论文第一作者为哈尔滨工业大学化工学院博士后研究员王明强。

鑫运棋牌团队认为,这种既能作为结构提供支撑,同时还能提供能量的电池,将能取代部分电子设备对独立电池的依赖,在无人机等设备上具有广阔的应用前进。而这项研究所代表的用分布式储能代替传统独立电池的新方向,可能成为未来的长期趋势。

鑫运棋牌机器人“脂肪”

鑫运棋牌密歇根大学工程学教授尼古拉斯 · 科托夫表示,电池的存在限制了机器人的设计,因为电池通常占去了各种电子设备 20% 的内部空间,于此同时,电池在质量上所占的比例通常也只多不少。

这带来的结果是,所有内置电池的电子设备都需要将大量的空间和质量留给电池。对体积有限的设备来说,例如移动机器人,电池的质量也变相降低了其续航能力。

“所以我们想提出这样的概念,就像人体会储备大量的脂肪,不仅能够给人体提供一些保暖和抗冲击的功能,同时在必要的时候也能通过反应提供能量,维持人体的正常运转。”王明强表示。

基于这个想法, 团队希望通过技术手段,颠覆此前必须要留出固定位置储存电池的传统思路,而把电池放在外壳等结构上,既可以充当外壳,具备应有的保护等功能;又能提供能量,还节省出电池储存空间,并最终实现设备的长期使用。

基于这两大功能的融合,这项技术被命名为结构电池。

研究团队在锌空气电池技术的基础之上,基于一种名为凯夫拉纤维复合材料制成了新的固态电解质,首次制备出了结构电池。

该电池不仅具备良好的柔韧性,可以灵活包覆在不同物体表面,还解决了锌电池常见的结晶、变形问题,将使用寿命提升到了 100 小时以上。

为了演示电池的性能,研究团队在小型的蠕虫和蝎子状的小型机器人上进行试验,用锌空气电池替待了原有的电池,连接到小型电机上,同时新型电池并不是放在原有的位置,而是包裹在机器人的外部。

(责任编辑:鑫运棋牌)

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