가스트로봇

Gastrobot

말 그대로 '스토마츠 로봇'이라는 뜻의 가스트로봇은 사우스플로리다대학의 스튜어트 윌킨슨 박사가 1998년 만든 용어다.미식가란 "...진짜 음식의 소화에서 모든 에너지 요구 사항을 도출하는 지능형 기계(로봇)"이다.미식가의 에너지 섭취는 탄수화물, 지질 등의 형태로 올 수도 있고, 알코올과 같은 단순한 공급원이 될 수도 있다.

이 로봇에 일반적으로 사용되는 에너지원은 탄수화물과 단백질의 혼합물이다.이 로봇은 미생물 연료 전지(MFC)를 통해 이 분자들을 얻는데, 이 분자들은 이 음식을 가스와 다른 잠재적 에너지로 변환시킨다.가스와 액체는 더 많은 에너지를 만들어 내는 수소 연료 전지, 그리고 미식가의 역학에 동력을 공급해 주는 다른 가스들과 같은 것들을 연료로 만드는데 도움을 준다.

이러한 로봇들은 침습적인 종을 제거함으로써 특정한 생태 환경을 유지하도록 돕는 것과 같은 소위 '시작과 망각'의 임무를 수행할 수 있을 것이다.그들은 에너지 변환을 위해 무엇을 먹을 수 있는지 결정하기 위해 인공지능 소프트웨어에 대한 광센서 입력을 사용할 수 있다.

적용

위트로보틱스는 사용자들이 인간의 감독 없이 오랫동안 자급자족하는 로봇을 배치할 수 있게 해준다.태양 전지, 배터리 또는 기타 에너지원에 의해 구동되는 오늘날의 일반적인 로봇은 배터리 교체 등에 대한 인체 감독 없이 신뢰할 수 없게 된다.다른 로봇들은 충전하기 위해 플러그를 꽂아야 하기 때문에 범위를 제한하는 콘센트에 지속적으로 접속해야 한다.태양열 로봇은 더 독립적이지만 효율적이기 위해서는 넓은 태양 전지판 표면적이 필요하다.이것은 대량으로 추가되며 효율을 유지하기 위해 날씨 조건과 깨끗한 패널에 의존한다.미식가들은 가용한 천연자원으로 완전히 살아갈 수 있을지도 모른다.인체 감시가 불가능하거나 바람직한 임무를 수행할 수 있는 로봇을 제작하는 것이 이 신기술의 주요 목표다.[1]

몇 가지 예는 다음과 같다.

  • 잔디 깎는 기계로 작동하는 자동 잔디 깎는 기계.
  • 낙엽이나 과일에 의해 구동되는 과일 따기 또는 토양 테스트 로봇
  • 자체 환경에 의해 구동되는 탐사 로봇
  • 바다탐사: 해초와 해조류
  • 산림탐사: 풀, 과일, 채소

작동 방식

미생물 연료전지의 사용에 주로 초점을 맞춘다.미생물 연료전지는 전기를 발생시키기 위해 산화환원반응이 필요하다.미생물 연료전지는 박테리아를 이용하는데, 박테리아는 반드시 먹여야 한다.연료전지는 일반적으로 이온교환막으로 분리된 양극단자와 음극단자 등 두 개의 구획을 포함한다.

먼저 양극실에서는 박테리아가 유기물질의 전자를 제거하고 전자를 탄소 전극으로 전달한다.그런 다음 전자는 이온교환막을 통해 음극실로 이동하며, 거기서 양성자와 산소와 결합하여 물을 형성한다.양극에서 음극단자로 흐르는 전자는 전류와 전압을 생성한다.이때부터 미생물 연료전지에서 나오는 에너지를 증폭시키기 위해 수소 연료전지를 이용한 연구가 진행되고 있다.수소 연료 전지는 미생물 연료 전지 부산물을 사용하여 더 많은 물질을 소비하지 않고도 더 많은 에너지를 생성할 수 있다.미식가스의 요구사항은 다음과 같다.

  • 수집:실제 환경에서 음식을 수집할 수 있어야 하며, 소비를 위해 음식을 잡는 일종의 팔 또는 다른 메커니즘을 포함해야 한다.
  • 돛대:시스템을 위해 음식을 "채우기"하거나 작은 조각으로 분해하기 위해서는 어떤 종류의 입이 필요하다.
  • 섭취: "에소파거스"는 음식을 "입"에서 미생물 연료전지로 옮겨야 한다.
  • 소화:미생물 연료 전지 "스토마치"는 에너지를 생산해야 한다.
  • 배변:미식가는 노폐물이 쌓이지 않도록 제거해야 한다.[2]

연료

미식가에게 가장 좋은 연료 공급원은 탄수화물이 많이 함유된 모든 것이다.채소, 과일, 곡물, 곤충, 그리고 잎이 좋은 후보들이다.그러나 소변, 혐기성 슬러지(생물분해성 폐기물 및 하수), 매립 침출수 등 유기농 폐기물도 섭취할 수 있다.고기는 연료가 될 수 있지만 너무 많은 지방을 함유하고 있어 효율적이지 못하다.[3]

혜택들

미식가들의 미래는 사회에 많은 잠재적인 이익을 가지고 있다.

  • 로봇 독립성:성공적인 미식가가 일을 수행하는 데 인간의 감독을 필요로 하지 않을 것이다.독립은 인간이 다른 일에 종사할 수 있게 함으로써 효율성을 향상시킬 수 있다.
  • 친환경 연료 공급원:그 미식가는, 음식을 분해함으로써, 잠재적으로 완전히 녹색의 연료원을 가지고 달릴 수 있다.음식이 에너지로 분해된 후 남은 것은 HO와
    2 O(물과 산소)이다
    2.    이런 종류의 에너지원은 오염을 가중시키지 않고 로봇이 기능하게 할 수 있다.

과제들

이 미식가는 초기 개발 단계에 있으며, 그래서 많은 도전에 직면하고 있다.

  • 효율성:현재의 프로토타입은 비효율적이다.약 15분 동안 이동하는데 약 18시간 정도의 '카보 적재'가 필요하다.이것은 어떤 실제 세계에서도 쓸모가 없다.
  • 포고징:개발은 미식가들이 음식을 찾고, 식별하고, 얻을 수 있도록 해야 한다.
  • 지능: 미식가는 많은 실제 응용 분야에서 더 많은 처리 능력과 정교한 소프트웨어 기능을 필요로 한다.소비 잠재력이 있는 식품을 찾아 식별하고 획득할 수 있어야 한다.그들은 또한 임무에 대한 지시를 따르는 동안 새로운 환경을 식별하고 적응할 수 있어야 한다.
  • 기동성:현재의 프로토타입은 조작성이 거의 없다.로봇이 이동하려면 잠재적인 연료원을 잡고, 수집하고, 이동할 수 있어야 한다.게다가, 로봇은 전자 식욕과 같이 한 번에 먹는 음식의 양을 조절해야 한다.로봇이 유기물을 너무 많이 소비하면 과부하와 막힘이 생길 수 있다.게다가, 언제 음식을 찾아야 하는지 알아야 한다.

로봇이 더 독립적이 될수록 그들은 더 순응해야 한다.로봇이 "미션"에 빠져 있다면, "어떤 대가를 치르더라도 완전한 임무"라는 사고방식을 갖는 대신 주변의 다른 사람들에게 민감해야 한다.[4]

참고 항목

참조

  1. ^ Wilkinson, Stuart (2000-09-01). "'Gastrobots' – Benefits and Challenges of Microbial Fuel Cells in Food Powered Robot Applications". Autonomous Robots. 9 (2): 99–111. doi:10.1023/A:1008984516499. ISSN 0929-5593.
  2. ^ Penn State College of Engineering. "Microbial Fuell Cell" (PDF). Microbial Fuel Cell. Archived from the original (PDF) on 2010-06-13.
  3. ^ Ieropoulos, Ioannis A.; Greenman, John; Melhuish, Chris; Horsfield, Ian (2012-06-01). "Microbial Fuel Cells for Robotics: Energy Autonomy through Artificial Symbiosis". ChemSusChem. 5 (6): 1020–1026. doi:10.1002/cssc.201200283. ISSN 1864-564X. PMID 22674692.
  4. ^ Rogers, Erika (January 2004). ""Human-Robot Interaction" by Erika Rogers". Berkshire Encyclopedia of Human-Computer Interaction: 328–332. Retrieved 2015-10-21.

외부 링크