一個(gè)液體電池可以同時(shí)充當(dāng)液壓油，幫助這個(gè)機(jī)器人游泳36小時(shí)

一個(gè)液體電池可以同時(shí)充當(dāng)液壓油，幫助這個(gè)機(jī)器人游泳36小時(shí)。

生物是極其復(fù)雜的，當(dāng)我們制造機(jī)器人（甚至是仿生機(jī)器人）時(shí)，我們大多只是盡最大努力去匹配動(dòng)物的功能，而不是它們的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。這方面的一個(gè)例外是液壓機(jī)器人，它的工作原理和蜘蛛一樣，通過泵送加壓液體來(lái)移動(dòng)四肢。不過，這比實(shí)際的生物靈感更具副作用，因?yàn)橹┲肴匀粨魯C(jī)器人，因?yàn)樗鼈儗⒀河米饕簤毫黧w，并做血液所做的一切，比如在需要的地方輸送營(yíng)養(yǎng)和氧氣。

在近日發(fā)表在Nature上的一篇論文中，康奈爾大學(xué)和賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員提出了一種機(jī)器人魚，它使用人工循環(huán)系統(tǒng)中泵入的合成血液，為肌肉提供液壓動(dòng)力，并提供分布式電源。這種液壓液組成的人工合成血管(人造循環(huán))系統(tǒng)，可以通過機(jī)械傳動(dòng)和電力驅(qū)動(dòng)的方式為軟體機(jī)器人提供動(dòng)力。在對(duì)該系統(tǒng)的測(cè)試中，一個(gè)軟體的機(jī)器獅子魚能夠逆流游動(dòng)，拍動(dòng)胸鰭。

這條魚具有令人印象深刻的耐力，最大理論操作時(shí)間超過36小時(shí)，同時(shí)以每分鐘1.5體長(zhǎng)的速度游泳。關(guān)鍵在于魚的血液，它（除了為軟執(zhí)行器提供液壓動(dòng)力）是氧化還原流動(dòng)電池的一半。血液是一種液態(tài)三碘化物陰極，它在浸在電解液中的鋅細(xì)胞中循環(huán)。當(dāng)鋅氧化時(shí)，它釋放電子，為魚的微控制器和泵提供動(dòng)力。這個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的理論能量密度是每升322瓦時(shí)，或者說(shuō)是每升676瓦時(shí)的一半，你可以在為特斯拉提供動(dòng)力的鋰離子電池中找到。

美國(guó)康奈爾大學(xué)研究人員Robert Shepherd和他的同事認(rèn)為，機(jī)器魚身體內(nèi)部用于傳遞動(dòng)力的液壓液，應(yīng)該還具有儲(chǔ)存能量的潛力。研究團(tuán)隊(duì)使用含有碘化鋅的液壓液，制成了一種人工合成血管系統(tǒng)，并將其嵌入仿生獅子魚體內(nèi)。這種液體會(huì)在機(jī)器魚的周身循環(huán)，通過電化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動(dòng)機(jī)器魚內(nèi)部搭載的泵和其它電子器件。與此同時(shí)，液體的泵送還能向魚鰭傳遞機(jī)械能，從而幫助機(jī)器魚在游泳的時(shí)候保持平衡。

研究人員表示，這一技術(shù)成果將幫助提升未來(lái)機(jī)器人設(shè)計(jì)的能量?jī)?chǔ)存、效率和自主性。