下一波海洋技术“汹涌来袭” 揭示5大新科技(3)

　　“触须”机器人无惧黑暗

　　名为“伊特鲁里亚的悍妇”的伊特鲁里亚鼩鼱是世界上最小的哺乳动物之一，体长只有4厘米左右。尽管其貌不惊人，但却有一项绝活，那就是：它可以只依靠自己的触须探测到猎物并让其立刻成为自己的盘中餐，这项了不起的技能让人对其刮目相看。

　　现在，英国谢菲尔德大学的认知神经科学家托尼·普雷斯科特教授与其同事就从这种鼩鼱利用胡须探测周围环境的行为中获得灵感，设计出了一种名为鼩鼱机器人(Shrewbot)的智能机器人。鼩鼱机器人是一种全新的使用“主动触摸”方式探测周围环境的机器人，完全不同于使用视觉系统的机器人。

　　普雷斯科特说：“鼩鼱是一个令人印象深刻的狩猎者，其反应非常灵敏，能在60微秒内探测到一只蟋蟀的踪迹并将其捕获，我们想知道人类是否也能做到这一点。”

　　其实，在此之前，普雷斯科特和同事就制造出了长了“触须”的机器人，鼩鼱机器人就是在以前研制的“触须机器人”的基础上建造而成。普雷斯科特说：“我们以前研制出来的机器人无法让很多触须同时与物体接触，因此，为了获得更多与物体有关的数据，触须的构型至关重要。”

　　尽管这种鼩鼱机器人的“块头”比其灵感“女神”鼩鼱大很多，但科学家们在设计时，让其触须的构型尽量与鼩鼱一样：这些触须从头到尾逐渐变细而且慢慢弯曲，而且，每根触须都拥有自己的马达，以使其能独立移动。

　　当一个正在移动的物体接触到机器人的触须时，触须会产生一种随时间而改变的偏斜模式，根据这个信号就可以知道物体相对机器人是如何运动的，也能据此获取与物体有关的信息，比如物体的纹理等。将几根触须提供的信息整合在一起，有助于揭示物体的形状。

　　为了测试这种鼩鼱机器人探测、识别和追踪“猎物”的能力，普雷斯科特和同事还研制出了另一款“蟋蟀机器人(Cricketbot)”，科学家们可以对这款机器人编程，让其避开靠近它的任何物体。在英国布里斯托尔机器人实验室内，普雷斯科特团队打算尽快让这两款机器人进行“躲猫猫”游戏。

　　科学家们认为，这种触须机器人在深海环境将大有作为，因此，他们目前正在着手研究拥有更复杂的触须系统的海豹和其它水生哺乳动物。普雷斯科特说：“触须使这些哺乳动物能探测到鱼儿留下来的流体动力学的轨迹。”海豹拥有更多运动接收器，而且，其触须的形状也与陆地哺乳动物不同。

　　布里斯托尔机器人实验室的艾伦·温菲尔德并没有参与该研究团队，他说，这项研究可能为研制出下一代仅依靠触觉就能在陆地或水下“大展拳脚”的机器人铺平道路。他说：“显然，能够借助触须在三维空间‘看到’其他物体的能力非常值得开发利用。”

　　该研究团队也表示，这种触觉感应机器人的研究工作才刚刚起步，但这种技术真正的优势在于它可以在无法用视觉技术探测的环境下发挥威力。例如，它可以在黑暗或硝烟弥漫的危险环境中工作，未来，人类能派遣这些机器人“先锋”前往这些环境中工作。

　　海水活化电池为潜艇“助威”

　　一种创新性的、利用了锂金属和海水之间的化学反应的电池，可能很快可以为包括自动潜艇、深海传感器等在内的各种海洋工作设备提供电力。

　　锂已经被广泛地用于电池中，因为其很轻便，而且电化学潜能高。这些优势使其能产生3伏以上的电力；而铅酸蓄电池只能产生2伏电力；锌碳电池只能产生1.5伏的电力。

　　现在的锂电池所含的能量非常丰富，根据其重量不同，其所含的能量也不同。每公斤金属锂约含有400瓦时的能量；而同质量的碱性电池所含的能量仅为100瓦时；铅酸电池更低，仅为40瓦时。

　　目前使用的电池的电极主要由包含锂离子的材料制成，因为金属锂的化学活性很高，不耐腐蚀而且在与水接触时会发出火焰。然而，从理论上而言，使用金属原料锂代替锂化合物可能会使电池的表现更好。位于美国加州伯克利的新兴公司PolyPlus公司经过多年研究，目前已经知道了如何安全地利用金属锂的这种潜能。

　　这家公司一直专注于研制锂—硫电池，但他们发现，硫很容易同锂发生反应并破坏电极。PolyPlus公司的联合创办人、电化学家斯蒂芬·威士高表示：“我们想出了一个解决办法，那就是，使用一个锂离子能够通过的薄膜来保护电极。”

　　在此思路的指导下，威士高团队采用一种固体陶瓷薄膜将锂包裹，锂离子可以通过该薄膜，但液体和气体则无法通过，因此，从化学上而言，这种固体电解质就让锂与其他材料隔离开来，但同时让锂仍具有活跃的电化学性能。

　　威士高没有使用硫作为第二个电极，而是决定在水中测试受到保护的锂电极的性能。在测试中，锂离子穿过了薄膜，然后环绕通过一个外部电流周围的电子则同水中的氢和氧发生了反应，生成了氢氧化锂，这样，他们就制造出了一款电池，其每公斤的存储能量超过1300瓦时。

　　蒙特雷湾深海研究所的首席技术官詹姆斯·贝灵哈姆认为这种电池将“大大改变水下应用设备的性能，它将让自动潜艇能操作更长时间或携带更多设备。”

　　威士高希望在12个月内对这种锂—海水电池进行试生产并制造出样本，1年后再对其进行商业化生产。目前，这些电池只能使用一次，但PolyPlus公司正在研究可充电的锂—空气版电池。