22 oct.2023 (Actualités Nanowerk) Une étude récente de l'Institut de technologie de Pékin classe les méthodes d'approvisionnement en énergie en cinq types : les batteries chimiques, les cellules solaires, les biopiles, les récolteurs biothermiques et les récolteurs à biovibrations.

Faits marquants

Les robots hybrides bio-machines (BHR) combinent des systèmes biologiques et artificiels, offrant une mobilité supérieure et des besoins énergétiques inférieurs à ceux des robots bioniques traditionnels. Ils ont des applications potentielles dans les opérations de sauvetage et la surveillance environnementale.

L'approvisionnement en énergie de ces BHR est crucial pour leur application pratique et peut varier en fonction du support biologique (par exemple, les insectes volants nécessitent des batteries légères).

L'étude identifie cinq défis à relever dans l'approvisionnement énergétique BHR : haute densité énergétique, biocompatibilité, approvisionnement énergétique composé, stabilité à long terme et impact environnemental.

Bien que le domaine en soit encore à ses balbutiements, l’étude recommande davantage de recherches pour résoudre ces problèmes d’approvisionnement énergétique et permettre des applications pratiques des BHR.

Des scientifiques de l'Institut de technologie de Pékin ont examiné les différentes méthodes d'approvisionnement en énergie des robots hybrides biomachines. (Image : Jieliang Zhao, Institut de technologie de Pékin)

L'article

Les robots hybrides bio-machines (BHR) représentent une nouvelle génération de véhicules micro-aériens qui peuvent être contrôlés en créant une interface entre les systèmes biologiques et artificiels. Contrairement aux robots bioniques conventionnels, ils manquent de structures mécaniques complexes et ont une mobilité supérieure et des besoins énergétiques inférieurs, grâce à l'incorporation directe de corps animaux. En conséquence, les BHR ont un large éventail d'applications potentielles, notamment les missions de sauvetage en milieu urbain et en milieu sauvage, la surveillance environnementale et les enquêtes sur les zones dangereuses. Pour garantir une longue endurance en mission, l’approvisionnement en énergie du sac à dos de contrôle doit être soigneusement étudié. Étant donné que les différents transporteurs biologiques ont des besoins énergétiques variables, l’alimentation électrique devient un problème critique pour les BHR. Le document de synthèse fournit un résumé complet des progrès réalisés dans les dispositifs d'alimentation en énergie dans le cadre de la recherche BHR. Publié dans la revue Cyborg et systèmes bioniques ("Un examen de l'approvisionnement en énergie pour les robots hybrides biomachines"), le document de synthèse offre un aperçu exhaustif des diverses méthodes d'approvisionnement en énergie utilisées dans la recherche BHR. Il couvre tout, depuis la sélection de batteries chimiques pour différents supports biologiques jusqu'au développement et à l'application de divers récupérateurs d'énergie. "Imaginez un avenir dans lequel un animal serait le premier à remarquer votre message de détresse et à vous sauver lorsque vous êtes bloqué dans la nature", a expliqué l'auteur de l'étude Jieliang Zhao, professeur à l'Institut de technologie de Pékin. Depuis des années, les scientifiques bioniques cherchent à reproduire les conceptions et constructions biologiques remarquables trouvées dans la nature. Bien que de nombreux robots aient été conçus pour imiter les mouvements des animaux, aucun n’a encore égalé l’efficacité et la maniabilité du corps animal lui-même. Les BHR offrent une approche nouvelle. Ils utilisent des animaux comme porteurs et régulent leurs mouvements en créant des interfaces biomécaniques pour accomplir des tâches spécifiques. Selon Zhao, l'unité d'alimentation en énergie qui alimente le sac à dos de commande et les composants électroniques transportés par les BHR est cruciale pour leur développement futur et leur application pratique. La nouvelle revue classe les dispositifs d'alimentation en énergie en cinq types : les batteries chimiques, les cellules solaires, les biopiles, les récolteurs biothermiques et les récolteurs à biovibrations. Il aborde également les considérations uniques nécessaires aux différents animaux porteurs lors du choix des batteries chimiques. Par exemple, les batteries pour insectes volants doivent répondre à des exigences spécifiques en matière de poids et de taille pour permettre un vol correct. Cependant, la petite taille de ces batteries signifie qu’elles ne peuvent pas fournir une énergie durable aux BHR, et des recharges fréquentes pourraient affecter la durée de vie des transporteurs d’animaux. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont commencé à développer des sources d’énergie alternatives telles que les cellules solaires, les biopiles, les récolteurs biothermiques et les récolteurs d’énergie par biovibration. "Les récupérateurs d'énergie peuvent capter efficacement diverses formes d'énergie provenant de l'environnement ou de l'animal lui-même, permettant ainsi aux BHR d'être auto-alimentés", a déclaré Zhao. Pour l’avenir, l’équipe identifie cinq défis clés à relever : développer des dispositifs d’approvisionnement à haute densité énergétique, garantir la biocompatibilité pour éviter les réactions immunitaires indésirables, créer des approvisionnements énergétiques composés, maintenir la stabilité à long terme et minimiser l’impact environnemental. "Le domaine de recherche sur l'approvisionnement énergétique des BHR en est encore à ses balbutiements", a noté Zhao. La plupart des études ont été menées uniquement en laboratoire et la production des récupérateurs d’énergie est inférieure aux besoins réels. Malgré ces défis, les BHR recèlent un potentiel important pour des applications futures telles que la surveillance des animaux et le sauvetage de la faune. Cette revue vise à encourager davantage de chercheurs à se concentrer sur la résolution des défis liés à l’approvisionnement énergétique et à favoriser l’application pratique des BHR.

• Contenu propulsé par le référencement et distribution de relations publiques. Soyez amplifié aujourd'hui.
• PlatoData.Network Ai générative verticale. Autonomisez-vous. Accéder ici.
• PlatoAiStream. Intelligence Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
• PlatonESG. Carbone, Technologie propre, Énergie, Environnement, Solaire, La gestion des déchets. Accéder ici.
• PlatoHealth. Veille biotechnologique et essais cliniques. Accéder ici.
• La source: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=63906.php