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前沿播报丨全球首辆无人驾驶公交11月底上路深圳!新型防爆防火电池、智能材料在软体机器人领域的应用

绿丞2018-12-13 06:11:35


01

全球首辆无人驾驶公交11月底将上路!


如果你搭公交的时候,上车却发现驾驶位是空的,方向盘还会自己动…可千万别被吓着!因为,无人驾驶公交要来了!

由东风襄阳旅行车有限公司和北京理工大学联合研发的湖北造全球首辆6.7米自动驾驶电动公交车已成功完成厂内测试,11月底将在深圳市特定区域正式运营!

无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境,自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。利用车载传感器来感知车辆周围环境,并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息,控制车辆的转向和速度,从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

你们以为无人驾驶公交与普通公交的差别只是没有司机吗?

其实内部的差别可大了▼

集自动控制、体系结构、人工智能、视觉计算等众多技术于一体,配有激光雷达、毫米波雷达、摄像机、GPS天线及车载工控机感知收集周围环境,通过工控机、整车控制器及can网络对路况环境分析,做出制动、转向、驻车、灯光、开关车门等指令,能够对其他道路使用者和突发状况做出反应!

这辆公交车满载25人,其中有17座位,8人站立。40分钟即可充满电,单次续航里程可达150km。车辆运行时速25km/h,最高车速40km/h。

它具备人工和智能驾驶两种模式,可以在驾驶中任意切换

智能公交来临,自动驾驶有何优势?

1降低司机工作强度

司机每天都会超强度工作,10小时以上是常态,有时候双休和节假日都无法休息,使用自动驾驶可以降低司机工作强度。


2保护环境,节约能源

自动驾驶公交一般会采用新能源,这种能源能大大减少污染物的排放

3更加准时准点

相对于人工驾驶的公交,自动驾驶的公交会,像地铁一样更加准时!

4完善交通线路

为了试行公交自动驾驶,就需要不断地完善城市交通系统,而这种公交也能缓解城市交通拥堵。



02

科学家们研发新型水基锂电池,防爆防火


根据国外媒体报道,美国马里兰大学的一个华人科学家团队最近研制出了一种基于水基电解液的新型锂离子电池,该电池不仅在电压上首次达到了笔记本电脑等家用电子产品所需要的标准,同时还能避免着火和爆炸的危险。


在现有的电子产品中,锂离子电池都使用了非水性电解液。电子设备在工作时电池电压必须要满足 4V 的标准,但在这个电压之下,水很容易就会被电解,所以锂电池通常所使用的有机溶剂作为电解液,但这些电解液具有易燃易爆性,存在着极大的安全隐患。



据了解,该研究团队曾经在 2015 年时就研发了一种水电解液电池,但由于电压最高只有 3V,且电极性能会受到水溶液的影响而下降。经过对产品的重新设计,研究团队联合美国陆军研究实验室许康等科学家,合作开发出了这款升级版水基锂电池。


这次研究人员通过一种新型的聚合物涂层,它具有特殊的排水性,把它涂在电极上之后,水分子就无法靠近电极表面。首次充电之后,凝胶分解成稳定的界面,将电极和电解液隔离,阻止水分子在工作电压下分解。该技术不仅提高了电池的储能和充放电性能,还完全规避了有机溶剂电解质易爆炸的危险。


虽然新电池的工作电压已经达到了基本商用水平,但与目前的锂离子电池相比,还有很多需要提升的地方。比如锌电池材料的成本比较高,而且充放电只能达到 50 次到 100 次。但不可否认对钠离子电池、锂硫电池、锌镁多离子电池等电池技术,以及电镀和电化学合成等领域,具有重要借鉴意义。


03

智能材料在软体机器人领域的应用


近日,瑞士联邦理工学院(EPFL)的研究人员介绍了一种由明胶制成的可食用软体机器人原型,它允许机器人在被吞咽后,进行一些可控的操作。整体的控制方式就类似于气动驱动,这样的结构能让它在充气时弯曲,当气压降低时再次伸直。这种形态的软体机器人并不是首次出现,之前就有超市将其用于抓取水果。而新的机器人用明胶取代了塑料,这种可食用的版本能够被生物降解。



这些可食用软体机器人的零件可以与营养物质和药物成分混合,然后被生物消化和代谢。它的潜在应用是用于医疗研究,可食用的一次性机器人更加安全,这些属性可以让它们完成一些有意思的工作。比如在进行救援时,机器人可以在特殊环境下找到幸存者,提供营养补给和药物治疗,这种安全、可食用的特性同样可以帮助保护野生动物,当机器人被消化时,能够作为能量储存在生物体内。



橡胶

是软体机器人发展历程中使用最早且运用最广的材料。橡胶的化学成分和物质构造,令其具有了优于其他同类型材料的特点:吸附能力强、热稳定性好、化学性质稳定等。比如美国哥伦比亚大学的工程师研发了一种3D打印的合成软体肌肉,抛弃之前模型所使用的外部压缩器或者高压设备,它能够推、拉、弯曲和扭曲,而且能够举起自身千倍重的物体。简单来说就是,研究者使用了微泡中遍布乙醇的硅橡胶材料,其将弹性特性和极端体积变化属性组合在一起,而且具有易制造、低成本和对环境无污染的好处。



形状记忆合金

是一种新型的功能性材料,加热后能够恢复原始形状,消除在低温状态下所发生的变形,具有形状记忆、超弹性和可变刚度等特性。目前,其已成为结构振动控制研究中一种优越的传感和驱动材料,在软体机器人成型及驱动中发挥着重要作用。迄今为止,业界已发现了十几种形状记忆合金材料,其中在工业上有实用价值的有Ni-Ti合金、Cu 基合金、Fe类合金等。该类材料也是4D打印最关键的材料技术之一。



IPMC

,ion-exchangepolymer metal composite(离子交换聚合金属材料),是一种电致变形的智能材料(离子型),具有驱动电压低(<3V)、响应速度快(在水中>10Hz)、低功耗、密度小、柔韧性好等优点。而采用IPMC材料制作水下软体机器人的推进器具有扰动小、无污染、无噪音、无需润滑等特点,是许多传统刚性机械装置所不具备的。


凝胶

拥有独特的基于化学键或物理作用交联形成的三维网状结构。响应水凝胶在外界环境变化时通常展现出独特的响应性溶胀行为,如一些水凝胶能因外界pH值、温度、光电信号、特殊化学分子等微小变化,而产生相应结构的变化,常用作智能驱动材料应用于软体机器人外形塑造与驱动等领域。今年4月5日,浙江大学实验室里的一条“鱼”出现在著名大众科学杂志《新科学家》上:全身柔软无骨,能以每秒6厘米的速度不动声色地畅游3小时,是国际上已知报道中游得最快的软体机器鱼。据悉,这条鱼有一层薄薄的“电子肌肉”,由三层材料紧密地粘合在一起:上下两层是透明的介电高弹体薄膜,中间是导电用的碳膏或水凝胶。当天,浙大航空航天学院李铁风、黄志龙课题组的论文“Fast-movingsoft electronic fish”在《Science Advances》杂志上线。



现有的软体材料如SMA、水凝胶、IPMC等已经趋近成熟,并推动软体机器人的发展,但这些材料在应力、应变、寿命、价格等方面仍然存在缺陷,不能满足软体机器人高速发展的现状。软体机器人通过仿生学实现其适应性、弹性与流变特性,可考虑将其与生物材料直接联系,通过合成材料与生物材料联合、材料科学与生物工程科学有机结合,开发出更具生物相容性和生命性的新型软体材料。可以预见,由天然肌肉组织和软体电子材料等组成的合成细胞将代替现有的软体材料进一步推动软体机器人的发展。




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