Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Гастробот , буквально означающий « желудочный робот » - термин, придуманный в 1998 году директором Института Университета Южной Флориды доктором Стюартом Уилкинсоном. Гастробот - это «... интеллектуальная машина (робот), которая получает все свои потребности в энергии из переваривания настоящей пищи». Энергия, потребляемая гастроботом, может поступать в виде углеводов , липидов и т. Д. Или может быть более простым источником, например алкоголем .

Источником энергии, обычно используемым для этого робота, является смесь углеводов и белков. Робот получает эти молекулы через микробный топливный элемент (MFC), который преобразует пищу в газы и другую потенциальную энергию . Газы и жидкости служат топливом для таких вещей, как водородный топливный элемент , который помогает создавать больше энергии, и другие газы, которые помогают приводить в действие механику гастробота .

Эти роботы могут выполнять определенные типы так называемых миссий «запустил и забыл», например, для поддержания определенной экологической среды путем удаления инвазивных видов. Они могут использовать входы оптических датчиков для программного обеспечения искусственного интеллекта, чтобы определить, что они могут есть для преобразования энергии .

Заявление [ править ]

Gastrobotics может позволить пользователям развертывать самоподдерживающихся роботов в течение длительного времени без присмотра человека. Обычные современные роботы, работающие от солнечных панелей, батарей или других источников энергии, становятся ненадежными без присмотра человека при замене батарей и т. Д. Другие роботы должны подключаться для подзарядки, поэтому им требуется постоянный доступ к электрической розетке, что ограничивает диапазон. Роботы, работающие на солнечных батареях, более независимы, но для их эффективности требуется большая площадь солнечных панелей. Это увеличивает объем и зависит от погодных условий и чистоты панелей, чтобы оставаться эффективными. Гастроботики могут полностью жить за счет доступных природных ресурсов. Основная цель этой новой технологии - создание роботов, которые могут выполнять задания, в которых наблюдение со стороны человека невозможно или нежелательно. [1]

Некоторые примеры включают

  • Автоматическая газонокосилка с питанием от скошенной травы
  • Робот для сбора фруктов или тестирования почвы, работающий на опавших листьях или фруктах
  • Роботы-исследователи, работающие в собственной среде
  • Исследование моря: водоросли и водоросли
  • Исследование леса: трава, фрукты и овощи

Как это работает [ править ]

Источники энергии Gastrobotics в основном сосредоточены на использовании микробных топливных элементов. Микробные топливные элементы требуют реакции окисления и восстановления для выработки электричества. В микробном топливном элементе используются бактерии, которых необходимо кормить. Топливный элемент обычно содержит два отсека, анодный и катодный выводы, которые разделены ионообменной мембраной .

Во-первых, в анодной камере бактерии удаляют электроны из органического материала и передают электроны на углеродный электрод. Затем электроны перемещаются через ионообменную мембрану в катодную камеру, где они соединяются с протонами и кислородом, образуя воду. Электроны, текущие от анода к катодным выводам, генерируют электрический ток и напряжение. С этого момента проводятся исследования с использованием водородного топливного элемента для усиления энергии микробного топливного элемента. В водородном топливном элементе будут использоваться побочные продукты микробного топливного элемента, чтобы производить больше энергии без необходимости потреблять больше материала. Требования к гастроботу включают:

  • Сбор урожая : должен иметь возможность собирать еду в реальных условиях и включать какую-то руку или другой механизм, который захватывает еду для потребления.
  • Пережевывание : ему нужен какой-то тип рта, чтобы «пережевывать» или разбивать пищу на более мелкие кусочки для системы.
  • Проглатывание : « Пищевод » должен перемещать пищу из «рта» в микробный топливный элемент.
  • Пищеварение : « Желудок » микробных топливных элементов должен производить энергию.
  • Дефекация : гастробот должен удалять отходы, чтобы они не накапливались. [2]

Топливо [ править ]

Лучшим источником топлива для гастробота является что-нибудь с высоким содержанием углеводов. Овощи, фрукты, злаки, насекомые и листва - хорошие кандидаты. Однако он также может потреблять органические отходы, такие как моча, анаэробный ил (биоразлагаемые отходы и сточные воды) и фильтрат со свалок . Мясо может быть топливом, но в нем слишком много жира, чтобы быть эффективным. [3]

Преимущества [ править ]

Будущее гастроботики принесет обществу множество потенциальных выгод.

  • Независимость от робота : успешный гастробот не требует наблюдения со стороны человека для выполнения задач. Независимость может повысить эффективность, освободив людей для работы над другими задачами.
  • Экологически чистый источник топлива: гастробот, расщепляя пищу, потенциально работает на полностью экологически чистом источнике топлива. После того, как пища расщепляется на энергию, остается H2O и O2 (вода и кислород). Этот тип источника энергии может позволить роботам функционировать, не увеличивая загрязнение окружающей среды.

Проблемы [ править ]

Гастробот находится на ранней стадии разработки, поэтому сталкивается с множеством проблем:

  • Эффективность: текущий прототип неэффективен. На 15 минут движения требуется около 18 часов «углеводной загрузки». Это бесполезно в любом реальном приложении.
  • Собирательство: развитие должно дать гастроботу возможность находить, идентифицировать и добывать пищу.
  • Интеллект: Гастроботам требуется большая вычислительная мощность, а сложное программное обеспечение эффективно работает во многих реальных приложениях. Они должны уметь находить, идентифицировать и приобретать пищу, потенциально пригодную для употребления. Они также должны уметь распознавать новые условия и адаптироваться к ним, следуя инструкциям по выполнению своей миссии.
  • Маневренность: у нынешнего прототипа очень низкая маневренность. Чтобы робот мог перемещаться, он также должен уметь захватывать, собирать и перемещать потенциальные источники топлива. Кроме того, робот должен регулировать количество еды, которое он съедает за раз, как электронный аппетит. Если робот потребляет слишком много органических материалов, он может перегрузиться и забиться. Кроме того, он должен знать, когда искать пищу.

По мере того, как роботы становятся более независимыми, они должны быть более послушными. Если робот выполняет «миссию», он должен быть чувствителен к окружающим, а не иметь менталитет «выполнить задачу любой ценой». [4]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Уилкинсон, Стюарт (2000-09-01). « « Гастроботы »- преимущества и проблемы микробных топливных элементов в роботах, работающих на пищевых продуктах». Автономные роботы . 9 (2): 99–111. DOI : 10,1023 / A: 1008984516499 . ISSN  0929-5593 .
  2. ^ Пеннский государственный инженерный колледж. «Микробная клетка Fuell» (PDF) . Микробный топливный элемент . Архивировано из оригинального (PDF) 13 июня 2010 года. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  3. ^ Ieropoulos, Иоаннис A .; Гринман, Джон; Мелхуиш, Крис; Хорсфилд, Ян (01.06.2012). «Микробные топливные элементы для робототехники: энергетическая автономия через искусственный симбиоз» . ChemSusChem . 5 (6): 1020–1026. DOI : 10.1002 / cssc.201200283 . ISSN 1864-564X . PMID 22674692 .  
  4. ↑ Роджерс, Эрика (январь 2004 г.). " " Взаимодействие человека и робота "Эрики Роджерс" . Беркширская энциклопедия взаимодействия человека и компьютера : 328–332 . Проверено 21 октября 2015 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )

Внешние ссылки [ править ]

  • Официальный сайт Gastrobots
  • Институт гастроботики Университета Южной Флориды
  • Жуй гастробот
  • Статья из журнала New Scientist Magazine о Chew Chew
  • EcoBot с кормлением на муху
  • Робот, который ест слизней
  • Статья о гастроботах | .PDF (258 КБ)