Naukowcy z Uniwersytetu Binghamton (State University of New York) opracowali samozasilającego się „robaka”, który może poruszać się po wodzie, co może zrewolucjonizować robotykę wodną. Oczekuje się, że ta technologia stanie się kluczowym elementem przyszłościowego „internetu rzeczy”.
Futurolodzy przewidują, że do 2035 roku ponad bilion autonomicznych węzłów zostanie zintegrowanych z różnymi aspektami ludzkiego życia, zbierając dane bez konieczności udziału człowieka. Jednak 71% powierzchni Ziemi to woda, co stawia poważne wyzwania dla technologii operujących w środowisku wodnym. Aby sprostać tym wyzwaniom, DARPA (Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obrony USA) rozpoczęła program Ocean of Things.
Profesor Seokheun „Sean” Choi z Uniwersytetu Binghamton, wraz ze swoim zespołem, opracował biobaterie zasilane bakteriami, które mogą działać nawet przez 100 lat. Te biobaterie stały się podstawą nowo opracowanych robotów wodnych. Technologia ta jest bardziej niezawodna w trudnych warunkach niż systemy oparte na energii słonecznej, kinetycznej czy termalnej.
Roboty wykorzystują interfejs Janusa, który z jednej strony jest hydrofilowy, a z drugiej hydrofobowy, co pozwala na wchłanianie składników odżywczych z wody i zatrzymywanie ich wewnątrz urządzenia, wspomagając produkcję zarodników bakteryjnych.
„Kiedy warunki środowiskowe są sprzyjające, bakterie stają się komórkami wegetatywnymi i generują energię,” wyjaśnia Choi. „Gdy warunki są niekorzystne, na przykład jest bardzo zimno lub brakuje składników odżywczych, bakterie przechodzą w formę zarodników, co wydłuża żywotność urządzenia.”
Badania zespołu z Binghamton wykazały, że generowana moc wynosi około 1 miliwata, co wystarcza do napędzania mechanicznych ruchów robota oraz sensorów monitorujących dane środowiskowe, takie jak temperatura wody, poziom zanieczyszczeń, ruchy statków komercyjnych i samolotów oraz zachowania zwierząt wodnych.
Możliwość wysyłania robotów tam, gdzie są potrzebne, to duży postęp w porównaniu z obecnymi „inteligentnymi bojami”, które są stacjonarnymi sensorami zakotwiczonymi w jednym miejscu.
Kolejnym krokiem w rozwoju tych robotów wodnych jest testowanie różnych rodzajów bakterii, aby znaleźć te, które najlepiej produkują energię w trudnych warunkach oceanicznych. „Użyliśmy bardzo powszechnych komórek bakteryjnych, ale musimy dalej badać, co dokładnie żyje w tych obszarach oceanicznych,” dodaje Choi. „Wcześniej wykazaliśmy, że kombinacja różnych bakterii może poprawić trwałość i wydajność energetyczną, więc to jest kolejny pomysł. Może z pomocą uczenia maszynowego znajdziemy optymalną kombinację gatunków bakteryjnych, aby zwiększyć gęstość energii i trwałość.”
źródło: www.sciencedaily.com
Częste pytania
Jak działają samozasilające się robaki do monitorowania środowiska?
Samozasilające się robaki wykorzystują biobaterie zasilane bakteriami, które generują energię w sprzyjających warunkach, a w trudnych przechodzą w formę zarodników, co wydłuża ich żywotność.
Dlaczego biobaterie są lepsze niż tradycyjne źródła energii dla robotów wodnych?
Biobaterie są bardziej niezawodne w trudnych warunkach niż systemy oparte na energii słonecznej, kinetycznej czy termalnej, co czyni je idealnym rozwiązaniem do monitorowania środowiska wodnego.
Jakie dane mogą zbierać te roboty wodne?
Roboty wodne mogą monitorować dane takie jak temperatura wody, poziom zanieczyszczeń, ruchy statków komercyjnych i samolotów oraz zachowania zwierząt wodnych.
Co planują naukowcy z Uniwersytetu Binghamton w dalszym rozwoju tych robotów?
Naukowcy planują testować różne rodzaje bakterii, aby znaleźć te, które najlepiej produkują energię w trudnych warunkach oceanicznych oraz badać kombinacje bakterii dla zwiększenia wydajności.
Jakie są przewidywania dotyczące autonomicznych węzłów do 2035 roku?
Futurolodzy przewidują, że do 2035 roku ponad bilion autonomicznych węzłów będzie zintegrowanych z różnymi aspektami ludzkiego życia, zbierając dane bez udziału człowieka.
