水下機(jī)器人開(kāi)創(chuàng)了新的節(jié)能浮力控制

由萊斯大學(xué)工程系學(xué)生團(tuán)隊(duì)建造的遠(yuǎn)程操作水下機(jī)器人開(kāi)創(chuàng)了一種通過(guò)水分解燃料電池控制浮力的新方法。該設(shè)備是在奧什曼工程設(shè)計(jì)廚房在為期一年的高級(jí)設(shè)計(jì)頂點(diǎn)課程中設(shè)計(jì)和建造的，提供了一種更節(jié)能的方法來(lái)維持中性浮力——水下作業(yè)的關(guān)鍵組成部分。

該機(jī)器人可作為基于燃料電池的浮力控制裝置 (BCD) 潛力的概念驗(yàn)證，以降低遠(yuǎn)程操作或自主水下航行器 (AUV) 的運(yùn)營(yíng)成本，其潛在應(yīng)用范圍包括環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋學(xué)研究、軍事和軍事研究等。工業(yè)任務(wù)，為傳統(tǒng)推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)的 AUV 提供更安靜、更節(jié)能的替代方案。

Bay-Max 團(tuán)隊(duì)成員包括 Andrew Bare、Spencer Darwall、Noah Elzner、Rafe Neathery、Ethan Peck 和 Dan Zislis，其項(xiàng)目基于萊斯大學(xué)和休斯頓大學(xué)研究人員的一篇學(xué)術(shù)論文，該論文表明燃料電池支持的深度控制可以減少與傳統(tǒng)的基于直流電機(jī)的推進(jìn)器設(shè)計(jì)相比，AUV 的能耗降低高達(dá) 85%。萊斯大學(xué)機(jī)械工程和生物工程教授、該團(tuán)隊(duì)的發(fā)起人 Fathi Ghorbel 是該研究的合著者。

“BayMax 學(xué)生團(tuán)隊(duì)很高興能夠?qū)嵤┗陔娊獾膭?chuàng)新研究想法，”Ghorbel 說(shuō)。 “這個(gè)想法涉及將水轉(zhuǎn)化為氫氣和氧氣，以控制 AUV 的浮力，從而模仿魚(yú)類的魚(yú)鰾。這項(xiàng)研究是我的實(shí)驗(yàn)室、萊斯大學(xué) Laura Schaefer 教授的實(shí)驗(yàn)室和鄭晨教授實(shí)驗(yàn)室之間合作項(xiàng)目的一部分在休斯頓大學(xué)。

“這項(xiàng)合作研究旨在開(kāi)發(fā)無(wú)繩連續(xù)體軟發(fā)動(dòng)機(jī)，利用可逆質(zhì)子交換膜燃料電池和水電解器來(lái)驅(qū)動(dòng)體積質(zhì)量轉(zhuǎn)換。通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，BayMax團(tuán)隊(duì)證明了該技術(shù)在AUV與物理世界交互中的功效”。

Ghorbel 表示，這項(xiàng)技術(shù)能源效率高，消除了推力噪音，具有廣泛的應(yīng)用，例如 AUV、材料智能、輔助可穿戴設(shè)備、自適應(yīng)和可重新編程的機(jī)器人服裝和織物作為機(jī)器。

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