这些水下无人机只利用水温差就能充电

大数据文摘出品

来源：IEEE

编译：Canary

Yi Chao喜欢称自己为“纸上谈兵的海洋学家”，因为他试过在船上呆了一周，晕船得非常厉害。因此，这位前美国国家航空航天局科学家想要通过让水下无人机利用其公司的能源收集技术进行充电，从而在更大范围内促进对海洋的远程研究，也就不足为奇了。

目前监测全球海洋的许多机器人滑翔机和浮动传感器站都被视为一次性设备，因为研究机构的船只和资金都有限，无法在无人机完成向基地发送数据的任务后回收它们。这不仅浪费钱，而且可能导致越来越多的废弃锂离子电池因其泄露的有毒物质而污染海洋——这无疑是一种不可持续的研究海底世界秘密的方法。

“我们的目标是利用我们的能源收集系统，使用可再生能源为这些机器人提供动力，”初创公司Seatrec的总裁兼首席执行官Chao说，“我们一次将节约一块电池，所以理想情况下我们不会在海洋中丢弃更多有毒的电池。”

Chao的初创公司位于加利福尼亚州，其公司声称其SL1热能收集系统已经可以帮助研究人员节省资金，其数目相当于使用机器人探测器收集海洋数据的成本降低了一个数量级。

这家公司正在努力调整其系统，以与自主的水下滑翔机配合使用。它还与国防巨头Northrop Grumman合作，开发一种用于远洋无人机的水下充电站，该充电站结合了Northrop Grumman的自绝缘电连接器，后者能够在通电的电触点被浸没的情况下工作。

Seatrec的能源收集系统利用了某些物质在加热时从固相转变为液相，和从液相转变为气相的过程。该公司的技术利用这些相变导致的压力变化来发电。

为使相变发生，Seatrec的解决办法是利用海洋表面较暖的海水和海洋深处较冷的海水之间的温差。即便是一个相对简单的机器人探测器也可以通过改变其浮力（漂浮在水面或下沉到较冷的深处）来产生额外的电力。

通过连接外部能源收集模块，Seatrec已经开始将机器人探测器转换为可以充电和再利用的设备，比每次派船去取回探测器更经济实惠。这种可再生能源方法可以让这种无人机几乎无限期地运行，除非出现电气或机械故障。Chao解释说：“我们只要将背包固定在机器人上，给了它们提供电源的电缆，它们就可以进入海洋。”

Seatrec产品的早期买家主要是学术研究人员，他们使用水下无人机收集海洋数据。但这家初创公司也引起了军事和政府的关注。它已经从美国海军研究办公室和国家海洋与大气管理局(NOAA)获得了小型企业创新研究合同。

Seatrec还获得了由美国能源部和NOAA管理的“推动蓝色经济：海洋观测奖”（Powering the Blue Economy: Ocean Observing Prize）下的两项奖，奖金为一万美元。

早在2020年3月的DISCOVER竞赛阶段，所颁发的奖品包括与Northrop Grumman公司联合授予的“无限任务无人机潜航器站”概念奖项。这家初创公司和国防巨头目前正在寻找一家机器人公司，以合作开展“海洋观测奖”的开发竞争阶段，该奖项将提供总额为300万美元的奖金。

从长远来看，Seatrec希望其能源收集技术能够支持商业企业，例如经营大型水下养殖场的水产养殖业。该技术还可以支持水下无人机进行海底探测，为深海采矿项目铺平道路，尽管这些项目由于预计会对环境造成影响而引起争议。

在所有可能的应用中，Chao似乎特别热衷于Seatrec的可再生能源技术的前景，该技术使水下无人机和漂浮器能够更长时间地收集海洋数据。20年里，他大部分时间在位于加州福尼亚州帕萨迪纳市的NASA Jet Propulsion实验室工作，在那里他帮助开发了一颗用于监测地球海洋的卫星。但他和该实验室工程团队（开发Seatrec核心技术）相信，大量的水下无人机可以提供一个持续的监控网络，从而真正开始深入了解海洋。

COVID-19大流行在一定程度上减缓了Seatrec产品的生产和交付，原因是当地停产和供应链中断。不过，这家初创公司能够继续运营，部分原因是它被认为是一家经营重要制造设施的国防承包商。Seatrec的工程师和其他工作人员正在轮班工作，以实现社交隔离。

Chao说：“我们不是要为政府建立一两个充电站，而是要扩大规模以建立成千上万个，数十万个，甚至最好是数百万个，这样我们就可以增进理解并向社会提供这些数据。”

相关报道：

https://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/drones/renewable-power-underwater-drones