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时间:2019-03-06  来源:南阳赶集网  作者:曾雅青

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新闻摘要

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据外媒报道,洛杉矶是全世界的汽车之都。在这里,交通成了人们的日常聊天话题,因为他们经常要估算每天下班回家需要在路上堵多久。

面对来来往往的车辆,有人提出了利用这些车流量发电的想法。他们的思路是,在泊油路下面插入压电晶体,利用这些车流产生的震动来发电。

这听起来似乎是天方夜谭,但是加利福尼亚州能源委员会正准备投资200万美元来研究这种技术。

这也是该州净化空气行动的一部分。该州的目标是到2030年为该州一半的人提供可再生能源。

这种压电技术并不是什么新技术。它的最常见的应用是电子打火机,人们利用压电晶体来产生火苗。烧烤用的电点火器也利用了相同的技术。

笔记本电脑中的麦克风也使用了这样的晶体,它将语音中的声音震动转化为可以被电脑处理的电信号。

压电晶体被按压时会产生电荷。科学家估计,如果在伯班克市的一段10英里长的高速公路上铺设这种压电晶体,那么它们产生的电能将足以供应整座城市。这个城市的人口有10多万。

目前,这种技术仅得到了小规模的应用。

从2009年以来,东日本旅客铁路公司的东京地铁站里面的显示屏,都是通过人们在采用压电技术的地板上行走来供电的。

在巴西里约热内卢最臭名昭著的一个贫民窟,初创公司PaveGen在一个足球场地下面铺设了类似的地板砖。人们在上面跑来跑去玩足球的时候就可以给夜间泛光灯供电了。这意味着那些孩子们在夜晚可以继续玩足球,而不是无所事事地聚在街头。

该公司已在伦敦市中心的一条街道上采用了这种技术给街灯供电。它还在华盛顿推行了类似的供电计划。

加州立法者迈克-加托(MikeGatto)感到很高兴,因为这种技术的价值最终得到了认可。

“加州布满了道路网。我们的汽车文化既好又不好。”他说,“没有哪个社会可以做到百分百采用太阳能。因此,我们需要从多种不同的渠道来采集能源。我想,这种技术具有很大的发展潜力。”

事实上,早在2011年,加托就提出了类似的供电提案,结果被州长否决了。

“六个月后,我接到了州长助理的一个电话,他说他们弄错了,并准备请加州能源委员会来评估这项技术。”他说。

最后,资金划拨到了加州大学和其他机构,用于调查这项技术的潜力。

来自加州能源委员会的迈克-格雷夫利(MikeGravely)解释了这个委员会为何追求这项技术。

“加州有很多积极的可再生能源政策,我们这里的汽车也很多。它们成天在路上跑来跑去。如果我们能够捕捉到它们产生的能源,那么这将是又一种可以实现未来能源政策目标的可再生能源。”他说。

压电晶体将被放置于硬币大小的设备中。这些硬币大小的设备将会被密密麻麻地摆放在高速公路的路面下,每个设备之间间隔几毫米。

这个试行项目将会运营18个月。在此期间,人们将评估需要多少这样的设备,需要埋入水泥路下多深以及哪些路段最合适。

格雷夫利称,如果这个试行项目被证明是成功的,那么他们可能会进一步。

“如果有道路需要加长或维修,我们就可以利用这样的时机来埋入压电晶体,而不必兴师动众地开挖完好的高速公路。”他说。

“有些人希望我们在加州所有道路上都这样做,但是我们现在还不知道这样做是否有用。”

这种设备捕捉的可能不仅仅是能源。

“其中一个合同商考虑利用它们来捕捉相关信息,以帮助更好地管理道路交通。”他说。

批评人士可能会说,避免使用化石燃料应该是减少上路汽车的数量,而不是利用加州道路上的巨大车流量。但是,格雷夫利指出,加州希望到2025年推出150万辆零排放的车辆。

在2017年4月,美国肺脏协会报告称,洛杉矶的空气尘埃污染程度达到了历史最低点。尽管如此,南加州仍然是美国污染最严重的地区,就臭氧层污染程度而言在全美排名第一。

纽约大学的一份研究报告显示,改善的空气质量可以让加州每年减少3000多例与污染相关的死亡案例。

一些人对于压电晶体发电计划仍然感到质疑。

城市建筑师彼得-卡尔索普(PeterCalthorpe)一直在呼吁通过改变生活方式来创造绿色城市。

“我对一些成本高昂的解决方案感到很怀疑。现在有很多技术在到处捕捉能源。但是,这并不是我们想要的答案。人们并不希望解决方案改变他们的生活。但是,这关系到我们生活的质量。我们只有改变才能创造绿色城市。”

  

回顾近年来涌现的各项新科技的进步历程会发现,各项技术很少画地为牢、单打独斗,两项甚至多项技术的融合发展是一个普遍趋势。在这些跨领域的合作中,机器人与3D打印的频频携手创出了众多硕果,可以说是相互成就、获得双赢的技术范例。

近年来,物联网、人工智能、云计算、大数据、3D打印等高新科技迅速涌现且飞快发展。回顾这些新科技的进步历程会发现,各项技术很少画地为牢、单打独斗,两项甚至多项技术的融合发展是一个普遍趋势。在这些跨领域的合作中,机器人与3D打印的频频携手创出了众多硕果,可以说是相互成就、获得双赢的技术范例。

3D打印之于机器人:创造者,守护者

通过了解诸多3D打印+机器人的科研成果,你会发现,3D打印与机器人很多时候像是“母子”关系,3D打印创造出机器人并守护它,而机器人则能“反哺”3D打印。让我们先来看看3D打印是如何扮演机器人的创造者、守护者角色的。

上个月,日本鸟取县医疗风险投资公司TmsukR&DInc.与鸟取大学医院联手创造出一种名为Mikoto的3D打印机器人,专门用于帮助培训年轻医生、医学生和紧急护理人员。研究人员之所以运用3D打印技术来制作这款医疗模拟机器人,也是看中了3D打印技术的高度仿真能力,而这对于医学生的培训而言无疑大有裨益。遍览国内外科学界,用3D打印制作机器人的技术可谓不胜枚举。

同样在今年4月,麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室研发了一种可用于3D打印的新型软材料。这种材料不仅可以提高机器人的使用安全性和动作的精确性,还可以延长无人机、手机、头盔、运动鞋等的使用寿命。有了这种“皮肤”,机器人着陆的精准度将提高近4倍。类似的减震器可以用于亚马逊和谷歌等制作的配送机器人。

机器人对3D打印的“反哺”

3D打印对机器人制造和养护贡献巨大,相应地,机器人也“反哺”了它的创造者与守护者——机器人的操作提高了3D打印的效率。

3D打印虽然在物品制造方面无所不能,但是在打印过程中消耗了不少人力,比如打印出零件后,需要用人工进行打磨、钻孔、修剪等,仍然耗费着大量的人力和物力,成为3D打印与自动化生产的一大阻力。而美国智能家电供应商iRobot似乎已经解决了这一问题,该公司申请了一个叫做“全自动化机器人3D打印机(fullyautomatedrobotic3Dprinter)”的专利,在不需要耗费人力的情况下可以完成零件的打印。

另一个典例来自于德国的KUKA。利用KUKA公司制造的机器人手臂作为3D打印头,可在空间中沿不同路径3D打印曲线。其中,打印工具头采用了灵活可变的机械设计,共4个打印喷头,其中3个喷头可以有规律地一张一合,从而改变3D打印过程中线材定型时的截面形状,形成与蛛丝类似的具有结构强度的线材。

无论是3D打印制造机器人,还是机器人操作3D打印,这些技术融合都带来了优势互补、功能增强的良好效果。随着科技工作者的进一步研究,更多的3D打印+机器人的新方法、新产品会被开发出来并走进人们的生活。我们期待着更多高新技术携手合作创出的硕果。

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编辑:蒋寻绿


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