FoodPro Preloader

Kan batteriforbedringer bety en bedre robot?


Hver robot har sin grense. For det berømte Roomba-vakuumet er det to til tre timer. For de tusen tusen robotene som ble deployert i Irak, omtrent det samme. For lagerrobotene sorterer våre sneaker bestillinger, åtte timer. Og Energizer Bunny? Glem det - noen minutter, topper. Kanskje mer enn noen annen faktor, har levetiden til batterier begrenset infiltreringen av robotteknikk i dagliglivet. S

Hver robot har sin grense.

For det berømte Roomba-vakuumet er det to til tre timer. For de tusen tusen robotene som ble deployert i Irak, omtrent det samme. For lagerrobotene sorterer våre sneaker bestillinger, åtte timer. Og Energizer Bunny? Glem det - noen minutter, topper.

Kanskje mer enn noen annen faktor, har levetiden til batterier begrenset infiltreringen av robotteknikk i dagliglivet. Siden databehandling og sensorer har blitt billigere og kraftigere i løpet av året, har batteriene, som er dårlig ineffektive og sakte å lade opp, slogget bak, og ingeniørene drømmer om en dag da de får juice til å gi liv til de dristigste kreasjonene sine.

Og så har robotikere sett den store økningen i investeringen i batteriteknologi i år, drevet av den nye administrasjonen i Washington og presset for elbiler, med stor interesse. Kun i denne måneden annonserte energidepartementet 2, 4 milliarder dollar i batterirelatert finansiering.

Mens størstedelen av denne finansieringen vil manifestere seg først i garasjen, vil det trolig tillate robotikk å presse inn i helt nye, mobile verdener, ifølge Henrik Christensen, direktør for Center for Robotics og Intelligent Machines ved Georgia Institute of Technology.

"Vi skal piggyback på hva de skal gjøre, " sa han. "Vi kommer aldri til å være store nok til å drive markedet alene.

"Det er ingen tvil om at ny utvikling i robotteknologi kommer til å dra nytte av batteriteknologi, " la han til.

Faktisk, for ingeniører som designer roboter som opererer ikke tethered til stikkontakter, er feltet i litt av en rut, sa Dennis Hong, direktør for Robotics and Mechanisms Lab på Virginia Tech.

"Vi har for tiden en designgrense akkurat nå, " sa Hong. "Vi kan ikke legge til flere batterier, da blir det tyngre. Men hvis det er lettere, varer [roboten] bare 10 minutter."

Kanskje den største implikasjonen til forbedrede batterier vil være i autonome roboter - maskiner som ikke bare fungerer selvstendig, men også kan dømme og i virkeligheten tenke og lære. For purister er disse de eneste riktige roboter. De mekaniske armene som lenge har vært en hovedrolle for produksjon er bare komplekse verktøy i sammenligning.

I flere tiår har de fleste robotteknikk blitt delt opp etter virtuelle eller faktiske gjerder, for det meste ut av frykten for at de ved et uhell kunne trampe eller skade mennesker. Gitt begynnende bevissthet og langvarige batterier, kunne roboter nå bryte disse hindringene, blande seg med mennesker på jobben, på veien og i hjemmet.

Slike roboter er nærmere enn vi tror, ​​sa Hong. På labben har de allerede designet prototypebiler som kjører seg selv, og det er på jobb på en liten, humanoid robot som gir turer på skolens campus.

"Teknologien vil være klar før samfunnet er klart, " sa han.

Noen autonome roboter er allerede i bruk i dag, da fabrikker og varehus har begynt å bruke maskiner til å flytte materialer med liten menneskelig veiledning. Christensens lab samarbeider med Boeing på roboter for å flytte sine besværlige, tunge flystykker. Og en høyteknologisk oppstart, Kiva Systems, har designet et helt annet tak på det moderne lageret som bruker selvkoordinerende roboter som "bevegelige hyller."

Kivas roboter løper lite etter ladning etter åtte timer, hvorefter de automatisk går tilbake til ladestasjonene. Lengre varige batterier vil tillate deres lager systemer - som er blitt vedtatt av høyprofilerte kunder som Zappos, en nettbutikk - å bruke færre roboter, som reduserer kostnadene, sier Mitch Rosenberg, Kivas talsmann.

"Våre ideelle batterier koster likt syre, lad så raskt som ultrakapacitorer og vare så lenge som mulig, " sa han.

Skyting for månen - eller bedre vakuum

Slike ideelle batterier er langt unna, men det har ikke stoppet forskere i dag fra å skyve grensene for batterilagring. Det amerikanske militæret er interessert i autonome roboter som kan operere i 10 timer på batterier, og NASAs romoppdrag vil dra nytte av batterier med lang levetid, sier Allen Sirota, veileder for den robotiske maskinvaregruppen på NASAs Jet Propulsion Lab.

Laboratoriet utviklet robotrotterne, som heter Ånd og Opportunity, som for tiden strever rundt Mars-årene, da NASA forventet at de skulle mislykkes. Mens riggene er montert med solcellepaneler, er roverne avhengige av batterier, da den mager solenergi de mottar må samles for energiintensive operasjoner.

"Det er liksom å lage innskudd i batteribanken, " sa Sirota.

Teamet hans utvikler også en stor, six-legged robot som skal brukes på månen, hvis NASA faktisk returnerer der. Energikravene til legged roboter er spesielt høye sammenlignet med deres hjulkjørere. Men mens hjulene er effektive i sin energibruk, er de begrenset til harde, glatte overflater som veier. Når hindringer kommer inn i spill - si, et felt av gruver eller den grusomme månen overflaten - da "beina er virkelig konge, " Hong la til.

Den nåværende rasen av mobile roboter er også begrenset i deres styrke. Roomba er et perfekt eksempel på dette, sa Christensen. Dens faktiske vakuum er underpowered sammenlignet med pluggerte roboter, bare fordi det ikke kan spare på ladningen. Forbedrede batterier vil bringe virkelig mobil støvsuge og gressklippere, i stand til å gjøre betydelig arbeid i lengre perioder.

Strømproblemer blir enda mer alvorlige som roboter skalere ned i størrelse. Som Mel Siegel, en robotiker ved Carnegie Mellon påpeker, går Energizer Bunny for bare tre eller fire minutter før batteriene gir ut (ifølge animatronens skaperen). På mikroskopiske nivåer batterier, uansett hvor bra, vil ikke være løsningen. Energi vil i stedet bli utvunnet fra miljøet, sa han, måten mikrober gjør.

I de kommende årene vil folk mest sannsynlig begynne å samhandle direkte med mobile, autonome roboter i mer kjente innstillinger, som sykehus og vei. Spesielt helsevesenet driver industrien fremover med robotassistert kirurgi, som brukes til ferske operasjoner på hjerte, hjerne og prostata. I USA ble rundt 200 000 robotstøttede operasjoner gjennomført i fjor, sa Christensen.

Mens mange av disse medisinske roboten fungerte som utvidelser av kirurger, utvikles roboter nå som kan utføre kirurgi alene og lære av tidligere operasjoner. Forsøk på et system som vil bruke en robot til å bestemme den beste ruten for en operasjon, skal starte neste år i Europa, ifølge en fersk rapport fra Storbritannias Royal Society of Engineering.

Og i hjemmet utvikles mobile roboticysystemer som overvåker eldre og svakere, som vil lære av deres faglige vaner å markere merkelig oppførsel som for mye tid på badet, eller ikke nok å spise. Mye forskning blir gjennomført på å designe systemer som formidler følelser, og allerede i Japan fungerer roboter som barnevakt i kjøpesentre.

Folk snakker med sine katter, og snart skal de snakke med roboter, sier Chris Elliott, en bidragsyter til Royal Society-rapporten.

Som et samfunn har vi gjort lite arbeid med å forstå de etiske, moralske og juridiske konsekvensene av autonome roboter, sa Elliott. I tilfelle av en robotkirurg som har lært fra sine tidligere 50 operasjoner, "Hva skjer i det 51. tilfellet når det dreper noen?" han sa. Kan en bedrift holdes ansvarlig for en maskin som lærer? Og hva om suksessraten forblir høyere for roboten enn menneskekirurg? Vil vi tillate robotter å gjøre feil?

De fleste forskere som arbeider i robotteknologi har lenge sluttet de etiske implikasjonene - dagens robotist er gårsdagens ivrige leser av Isaac Asimov. Men de kan ikke alene bestemme hvordan teknologien de utvikler vil bli akseptert, sier de. Det er et spørsmål som vil vie for alle i fremtiden, sa Elliott.

Det er et enkelt spørsmål å vurdere, og det kan komme raskere enn noen av oss forventer, la han til: "Skal vi faktisk se en datamaskin i retten som saksøkt?"


Reprinted fra Greenwire med tillatelse fra Environment & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500

Studie Foreslår Baby Brains Still inn til kjente ansikterRomtoalett gir astronauter stinkende tid i baneRadioaktive kjemikalier i California Spores til Fukushima MeltdownSlow Ride til den røde planetenMonark sommerfugler under trussel fra økende bruk av herbiciderAnnular Solar Eclipse vil være synlig i USA søndagHva skal jeg gjøre med hormonforstyrrelser?  En Q & A med Linda BirnbaumMorfinch kontrollerer babyens kjønn for å øke overlevelsesodds