22年2023月XNUMX日（Nanowerkニュース) 北京工業大学の最近のレビューでは、エネルギー供給方法を化学電池、太陽電池、バイオ燃料電池、バイオサーマルハーベスター、バイオバイブレーションハーベスターの XNUMX つのタイプに分類しています。

主要な取り組み

バイオマシン ハイブリッド ロボット (BHR) は、生物学的システムと人工システムを組み合わせ、従来のバイオニック ロボットよりも優れた可動性と低いエネルギー需要を提供します。 救助活動や環境モニタリングに応用できる可能性があります。

これらの BHR のエネルギー供給は、その実用化にとって極めて重要であり、生物学的担体によって異なります (たとえば、飛行する昆虫には軽量のバッテリーが必要です)。

この研究では、BHR エネルギー供給において克服すべき XNUMX つの課題、すなわち高エネルギー密度、生体適合性、複合エネルギー供給、長期安定性、環境への影響を特定しています。

この分野はまだ初期段階にありますが、このレビューでは、これらのエネルギー供給の課題を解決し、BHR の実用化を可能にするためにさらなる研究を奨励しています。

北京工業大学の科学者は、バイオマシンハイブリッドロボットのさまざまなエネルギー供給方法を検討しました。 (画像: 北京工業大学、趙潔良)

レビュー

バイオマシン ハイブリッド ロボット (BHR) は、生物学的システムと人工システムの間のインターフェースを作成することで制御できる新世代の超小型航空機です。 従来のバイオニックロボットとは異なり、複雑な機械構造を持たず、動物の体を直接組み込んでいるため、優れた可動性と低いエネルギー要件を備えています。 その結果、BHR には都市部や荒野での救助活動、環境モニタリング、危険地域の調査など、幅広い用途の可能性があります。 長期にわたるミッションの耐久性を確保するには、制御バックパックのエネルギー供給を慎重に考慮する必要があります。 生物学的担体ごとに必要なエネルギーが異なるため、BHR にとって電力供給は重要な問題になります。 このレビュー論文は、BHR 研究におけるエネルギー供給装置の進歩についての包括的な概要を提供します。 雑誌に掲載されました サイボーグとバイオニックシステム (「バイオマシンハイブリッドロボットのエネルギー供給の見直し」)、このレビュー論文では、BHR 研究で使用されるさまざまなエネルギー供給方法の徹底的な概要が提供されています。 さまざまな生物学的担体用の化学電池の選択から、さまざまなエネルギーハーベスターの開発と応用まで、すべてをカバーしています。 「あなたが荒野で取り残されたときに、動物があなたの遭難メッセージに最初に気づき、あなたを助けてくれる未来を想像してみてください」と、研究著者で北京工業大学教授のジエリアン・チャオ氏は説明した。 長年にわたり、バイオニクス科学者は、自然界で見られる驚くべき生物学的設計と構造を再現しようと努めてきました。 多くのロボットが動物の動きを模倣するように設計されていますが、動物の体自体の効率性と操作性に匹敵するものはまだありません。 BHR は新しいアプローチを提供します。 彼らは動物を運び屋として使用し、特定のタスクを完了するために生体力学的インターフェースを作成することで動物の動きを制御します。 Zhao氏によると、BHRが搭載する制御バックパックや電子部品に電力を供給するエネルギー供給ユニットは、BHRの将来の開発と実用化にとって極めて重要だという。 新しいレビューでは、エネルギー供給装置を化学電池、太陽電池、バイオ燃料電池、バイオサーマルハーベスター、バイオバイブレーションハーベスターのXNUMX種類に分類している。 また、化学電池を選択する際に、さまざまな保菌動物に必要な独自の考慮事項についても説明します。 たとえば、飛行する昆虫用のバッテリーは、適切な飛行を可能にするために特定の重量とサイズの要件を満たさなければなりません。 しかし、これらのバッテリーはサイズが小さいため、BHR に持続可能なエネルギーを供給することができず、頻繁に充電すると動物運搬体の寿命に影響を与える可能性があります。 これに対処するために、研究者は太陽電池、バイオ燃料電池、生物熱収集装置、生物振動エネルギー収集装置などの代替エネルギー源の開発を開始しています。 「エネルギーハーベスターは、環境または動物自体からさまざまな形のエネルギーを効果的に捕捉することができ、BHR を自己発電できるようにします」と Zhao 氏は述べています。 今後を見据えて、チームは取り組む必要があるXNUMXつの重要な課題を特定している。それは、高エネルギー密度の供給装置の開発、有害な免疫反応を回避するための生体適合性の確保、複合​​エネルギー供給の創出、長期安定性の維持、環境への影響の最小限化である。 「BHR へのエネルギー供給の研究分野はまだ初期段階にあります」と Zhao 氏は述べました。 ほとんどの研究は実験室環境でのみ実施されており、エネルギーハーベスタの出力は実際のニーズを下回っています。 これらの課題にもかかわらず、BHR は動物の監視や野生動物の救助などの将来の用途に大きな可能性を秘めています。 このレビューは、より多くの研究者がエネルギー供給に関連する課題の解決に集中し、BHR の実用化を促進することを奨励することを目的としています。

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• 情報源： https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=63906.php