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家政常识

前沿洞察丨轻松清理附着物,水下“清洁工”来

本期前沿洞察带来这些前沿技术:能够清扫附着物,在水下船体可适用的爬行机器人;可用于精密零部件行业的非接触式机器人抓手;在130亿光年外现身的宇宙最古老黑洞……

当船只在海洋中航行时,各种各样海生物如藤壶、藻类、贝壳等会堆积在船体上。海生物在形成过程中会不断侵蚀油漆,破坏船体表面涂层,从而加速船体表面的腐蚀和加重了海生物污染。这无疑是个麻烦的问题,而研究人员基于这个问题开发机器人及系统作为其解决方案。

挪威公司Jotun与瑞典科技公司Semcon以及其他合作伙伴合作开发了Hull Skating Solutions系统。它始于将专有的SeaQuantum Skate丙烯酸硅烷基酯基涂料应用于船体。尽管这可以完全抵制生物污染,但它还设计为不会被HullSkater机器人损坏,后者是系统的另一个主要组成部分——水下机器人。

该机器人全天候停留在船上的便携式工作站中,该工作站包括发射和恢复坡道。HullSkater的锂离子电池组的一次充电据称所需时间不到两个小时。它基于互联网的系统,检测船的状态和位置以及海洋状况,使船员知道何时应该进行船体清洗。不过该船使用机器人时须锚定或停靠。发射机器人后,HullSkater机器人使用其四个磁化轮紧贴船底。每个轮子上的电动机都可以向前移动,而其前端的旋转刷则抢先冲走了在彻底污损之前形成的“生物膜”。

现在该机器人还不是自主的,而是由位于24小时操作中心的工作人员实时远程操纵。由HullSkater的四个聚光辅助摄像头(三个前置、一个后置)的输出指导,这些数据通过一条脐带缆从机器人传送到船上的4G收发器。一次完全清洁应花费2到8个小时,具体取决于容器。

随着自动化改造升级,越来越多的行业与应用场景需要用到机器人,工业制造中常规的机械抓手容易损坏易碎物品。而通过使用声悬浮力,瑞士科学家近日开发出了一种无损伤和无污染的非接触式超声波抓取器,这使得机器人能够处理易碎物品,例如精密手表零件、半导体等行业。

该原型机由一个实验室工作台机械臂和一对3D打印的半球组成,这对半球形装置可以连接到载有微芯片的电路板上。设计者在抓手的两个半球形区域内安装了非常小的扬声器阵列,并配套了软件,通过控制一系列微型扬声器,它们可以非常精准地控制超声波的频率和声压。

这种设计会产生某种压力波,可以将物体支撑起来,或者通过来自多个方向的压力波,使得物体保持在适当位置或控制其移动。目前该项技术的目的是实时更改其位置,而使悬浮物不会掉落到地面。

这项创新技术可能会引起制表业的关注,因为高精度的微机械对于处理昂贵的微型零件至关重要。例如,齿轮先涂上润滑剂,然后再测量该润滑剂层的厚度。即使是最微弱的接触也可能损坏润滑剂薄膜。

目前设计者希望能找到一些感兴趣的团体,通过合作进一步发展声学抓手。一方面,这应该有助于满足现有的市场需求。另一方面,他渴望使这项技术不仅在实验室中工作,也能在现实世界中应用。

意大利Insubria大学Silvia Belladitta领导的研究团队在上周的《天文学与天体物理学》期刊上发布这一重大发现。这个黑洞的代号为PSO J0309 + 27,是迄今为止人类发现的最古老的“耀变体”黑洞。科学家解释说,耀变体是一种源自超大质量黑洞的活动星系核(AGN)。它在星系中心疯狂吞噬周围的气体、尘埃和恒星,物质跌落黑洞形成超高温吸积盘,同时以接近光速向外喷出能量极高的射流。

研究人员表示,活动星系核是宇宙中最明亮的光源,但要想观测到它必须面对黑洞喷流的方向,每100个活动星系核中,大约只有1个恰好“瞄准”地球。研究团队通过分析新墨西哥州NRAO超大阵列(VLA),夏威夷全景测量望远镜和广域红外测量太空望远镜等多个天文台的数据最终揭示了PSO J0309 + 27的存在。

综合以上研究成果,研究小组估计位于星系中心的超大质量黑洞大约为10亿颗太阳质量。根据其光谱红移值判断,PSO J0309 + 27距离我们极为遥远,从它那里出发的高能粒子抵达地球前,已经在宇宙中旅行了130亿年,因此不会对人类构成任何威胁。