फ़ुडन शोधकर्ताओं ने रोबोट के पैरों के तलवों पर इलेक्ट्रोकेमिकल "त्वचा" लगाई। जब यह धातु पर कदम रखता है, तो यह बिजली उत्पन्न कर सकता है और जमीन की पहचान कर सकता है।

सार:

फुडन यूनिवर्सिटी की शोध टीम ने रोबोट के पैरों से जुड़ी एक अति पतली पॉलिमर फिल्म विकसित की है, जो किसी विशिष्ट जमीन को छूने पर सीधे बिजली उत्पन्न कर सकती है और विद्युत संकेतों से पैरों के नीचे सामग्री और सतह की खुरदरापन का निर्धारण कर सकती है। यह अध्ययन नेशनल साइंस रिव्यू में प्रकाशित हुआ था। यह उस बिजली आपूर्ति समस्या को लक्षित करता है जिसका माइक्रो-रोबोट लंबे समय से सामना कर रहे हैं: शोधकर्ताओं ने बताया कि लगभग 1.7 ग्राम वजन वाला एक माइक्रो-रोबोट एक वाणिज्यिक बैटरी का उपयोग करके केवल लगभग दो मिनट तक क्रॉल कर सकता है; यदि बैटरी जीवन को दो घंटे तक बढ़ाया जाना है, तो बैटरी का वजन रोबोट के कुल वजन का लगभग 94% होगा, जो मौजूदा लिथियम बैटरी की ऊर्जा घनत्व क्षमताओं से कहीं अधिक है।

"त्वचा" की यह परत क्रॉस-लिंक्ड पोटेशियम पॉलीएक्रिलेट से बनी होती है और सीधे रोबोट के पैर पर एक फिल्म बनाती है। मोटाई लगभग 135 माइक्रोन है और क्षेत्रफल लगभग 1 वर्ग मिलीमीटर तक कम किया जा सकता है। यह बिजली उत्पन्न करने के लिए चलने वाले घर्षण या दबाव का उपयोग नहीं करता है, बल्कि एक खुले विद्युत रासायनिक शक्ति स्रोत का उपयोग करता है: पैर के तलवे एल्यूमीनियम और जस्ता जैसी सक्रिय सतहों के संपर्क के बाद, जमीन सामग्री इलेक्ट्रॉनों को छोड़ती है; झिल्ली पर प्लैटिनम/कार्बन प्रतिक्रिया परत विद्युत प्रवाह बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने के लिए हवा में ऑक्सीजन और पानी का उपयोग करती है, और पैर उठाने के तुरंत बाद प्रतिक्रिया बंद हो जाती है। दूसरे शब्दों में, रोबोट संपर्क सामग्री की रासायनिक ऊर्जा का उपभोग करता है, और धातु की सतह "मुफ्त बिजली" प्राप्त करने के बजाय धीरे-धीरे ऑक्सीकरण हो जाएगी जिसे अनिश्चित काल तक बनाए रखा जा सकता है।

अनुसंधान टीम की रिपोर्ट है कि फिल्म जस्ता सतह पर 133 मिलीवाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर और एल्यूमीनियम सतह पर 103 मिलीवाट की शक्ति घनत्व प्राप्त कर सकती है, जो सामान्य माइक्रोबैटरी से अधिक परिमाण के क्रम के बारे में है; उपलब्ध सामग्रियों में सिलिकॉन, टिन और सीसा भी शामिल हैं। प्रायोगिक रोबोट का आकार लगभग 6.7 x 5.7 सेंटीमीटर है। शोध रिपोर्ट में उल्लेख किया गया है कि लगभग 150 दिनों के निरंतर परीक्षण के साथ, इसने 10,000 से अधिक कदम जमा किए हैं, और लगभग 2 ग्राम एल्यूमीनियम का उपभोग करने के बाद दस लाख से अधिक कदम चल चुका है। टीम ने रोबोट को झुकी हुई धातु की प्लेट पर चढ़ने, एलईडी जलाने और ब्लूटूथ ट्रांसमीटर चलाने का भी प्रदर्शन किया; झिल्ली शून्य से 20 डिग्री सेल्सियस नीचे और 80 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान वाले वातावरण में काम कर सकती है, और 48 घंटों के लिए 20% सापेक्ष आर्द्रता पर छोड़े जाने के बाद भी डिस्चार्ज हो सकती है।

इस फ़िल्म में एक सेंसिंग फ़ंक्शन भी है। विभिन्न जमीनी सतहें अलग-अलग विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया गति और आयन प्रवासन का कारण बनती हैं, जो अलग-अलग विद्युत संकेत उत्पन्न करेगी; सतह के खुरदरेपन में बदलाव से सिग्नल भी बदल जाएगा, इसलिए रोबोट से पर्यावरण की पहचान करने और सक्रिय रूप से ऊर्जा निष्कर्षण के लिए अधिक उपयुक्त रास्ता खोजने की उम्मीद की जाती है। हालाँकि, प्लास्टिक, कांच, मिट्टी और कार्बनिक ऊतक जैसी रासायनिक रूप से निष्क्रिय सतहों को सीधे संचालित नहीं किया जा सकता है, इसलिए शोधकर्ताओं ने ऐसे क्षेत्रों में बफर के रूप में छोटे सुपरकैपेसिटर जोड़े। लंबे समय तक संचालन इलेक्ट्रोलाइट परिवर्तनों से भी प्रभावित होगा, और प्रदर्शन को बनाए रखने के लिए प्रयोगों के दौरान पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड को पूरक करने की आवश्यकता होगी।

वर्तमान में, यह अभी भी प्रयोगशाला चरण में एक बिजली आपूर्ति और सेंसिंग प्रोटोटाइप है। अनुसंधान एक विशिष्ट सामग्री की सतह पर रेंगने का परीक्षण दिखाता है, और यह ऐसा उत्पाद नहीं है जिसका उपयोग पहले से ही आपदा क्षेत्रों में खोज और बचाव, परमाणु सुविधाओं के निरीक्षण या वाणिज्यिक तैनाती के लिए किया जा सकता है। इसका संभावित मूल्य माइक्रोरोबोट्स को भारी बैटरी या बाहरी बिजली स्रोतों पर कम निर्भर बनाने में निहित है, लेकिन क्या वास्तविक मिशन काम करना जारी रख सकता है, यह पर्यावरण में उपलब्ध सतह सामग्री, इलेक्ट्रोलाइट रखरखाव और ऊर्जा बफर डिजाइन पर भी निर्भर करेगा।