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Energia Ambiental: Robôs de Captação de Energia

Em uma era marcada pela busca por soluções tecnológicas sustentáveis e eficientes, os robôs de captação de energia surgem como um farol de esperança. Ao extrair energia diretamente do ambiente que os rodeia, esses robôs prometem uma nova fronteira em operações autônomas, limitando a dependência de métodos tradicionais de carregamento ou substituição de baterias.

Os robôs de captação de energia são equipados com tecnologia que permite gerar e armazenar energia a partir de seu ambiente para alimentar suas operações. Esta abordagem inovadora oferece várias vantagens, incluindo aumento da autonomia e sustentabilidade. Aqui estão algumas características-chave dos robôs de captação de energia:

Morfologia Adaptativa: Alguns robôs utilizam morfologia adaptativa para captar energia, alterando sua forma física para capturar e converter fontes de energia como luz solar ou vento.

Robótica Agrícola: No setor agrícola, os robôs de captação de energia têm ganhado destaque por seu papel na agricultura automatizada. Esses robôs podem utilizar várias fontes de energia, potencialmente reduzindo custos e impacto ambiental.

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Locomoção de Robôs Flexíveis: A captação de energia pode aumentar a eficiência de robôs leves durante a locomoção, com pesquisas atualmente explorando métodos para captar energia utilizada no movimento dos robôs.

Robôs de Captação de Energia em Pequena Escala: Os robôs MilliMobile representam um exemplo em menor escala de robôs de captação de energia. Esses robôs sem bateria são alimentados por luz ambiente ou frequência de rádio.

Sistemas Multifuncionais: A captação de energia pode ser integrada a sistemas robóticos multifuncionais, permitindo que esses robôs realizem diversas tarefas mantendo seu suprimento de energia.

Em última análise, os robôs de captação de energia representam uma área promissora de pesquisa e desenvolvimento, oferecendo soluções potenciais para os desafios da sustentabilidade energética e operação autônoma em diversos domínios.

Potenciais Aplicações para Robôs de Captação de Energia

Os robôs de captação de energia encontram relevância em diversas indústrias e aplicações. Sua capacidade de utilizar fontes de energia ambiente permite operações prolongadas, o que é especialmente importante em áreas remotas ou de difícil acesso. Esses robôs são ideais para monitoramento ambiental—seja rastreando padrões oceânicos, aproveitando a energia das ondas ou observando a vida selvagem por meio da energia solar. A agricultura é outro setor favorável à inovação, com robôs que podem monitorar condições do solo ou auxiliar no cultivo de culturas enquanto obtêm energia do sol ou do vento. Além disso, o vasto espaço sideral oferece oportunidades, com robôs explorando corpos celestes usando energia solar captada.

Os microrrobôs com capacidades de captação de energia também encontraram aplicações em cenários de ajuda humanitária em desastres. A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA) iniciou seu programa Plataformas Micro Robóticas Independentes de Curto Alcance (SHRIMP, na sigla em inglês) com o propósito de avançar a funcionalidade dos microrrobôs através do desenvolvimento de técnicas melhoradas de eficiência energética (Figura 1). Com funcionalidades avançadas, os microrrobôs de captação de energia poderão desempenhar melhor atividades de ajuda humanitária em ambientes adversos.

Figura 1: O programa SHRIMP da DARPA desenvolve microrrobôs para recuperação de desastres e em ambientes de alto risco. (Fonte: DARPA)

Desafios a Serem Superados

Embora as perspectivas pareçam ilimitadas, a jornada dos robôs de captação de energia não está isenta de obstáculos. A densidade energética das fontes ambientais muitas vezes fica aquém das baterias convencionais, limitando as capacidades operacionais contínuas do robô. A inconsistência da energia ambiental—seja o sol em um dia nublado ou a ausência de vento—levanta preocupações de confiabilidade. Além disso, a tecnologia enfrenta problemas de eficiência de conversão, armazenamento de energia eficaz e o aumento do peso e tamanho dos módulos de captação. Um equilíbrio entre sustentabilidade e eficiência ainda precisa ser alcançado.

O Horizonte Promissor à Frente

Se esses desafios forem superados, o futuro dos robôs de captação de energia se mostra promissor. Uma evolução na ciência dos materiais ou avanços em soluções de armazenamento poderiam impulsionar esses robôs para a vanguarda de muitas indústrias. Conforme a integração dessas tecnologias se torna mais harmoniosa, e à medida que a eficiência e a confiabilidade melhoram, poderíamos testemunhar uma era em que os robôs operam por períodos prolongados sem intervenção humana, deixando uma pegada de carbono mínima.

Produtos em Destaque

A redefinição dos paradigmas tradicionais de carregamento e bateria requer novos produtos que evoluam a forma como abordamos o fornecimento e gerenciamento de energia nos designs mais recentes. Neste artigo de Novidades Tecnológicas, apresentamos dois produtos que contribuem para esse esforço.

Os capacitores de armazenamento de energia polarizados Vishay / BC Components 230 EDLC-HV ENYCAP™ são de alta capacidade e alta densidade. Os capacitores de dupla camada têm uma vida útil útil de 2.000 horas a 85°C e uma tensão de operação de até 3V. A série apresenta carregamento e descarregamento rápidos com operação livre de manutenção. Backup de energia, suporte de energia de rajada e recuperação de energia são apenas algumas das aplicações para os capacitores Vishay / BC Components 230 EDLC-HV ENYCAP.

Em seguida, as Células Solares de Baixa Iluminação BCS da TDK são células solares avançadas, finas, leves e flexíveis do tipo filme de silício amorfo, disponíveis em formas circulares ou quadrangulares. Elas apresentam uma eficiência notável na geração de energia sob lâmpadas fluorescentes e fontes de luz LED, mantendo uma saída consistente em condições de iluminação baixa e fraca. Essas células solares reduzem os custos de substituição de baterias e fiação, ajudando a estender a vida útil das baterias primárias e o tempo operacional de dispositivos recarregáveis. As células solares de baixa iluminação BCS da TDK são ideais para aplicações de captação de energia ambiental.

Conclusão

Os robôs de captação de energia encapsulam o sonho de unir sustentabilidade com avanço tecnológico. As pesquisas emergentes e as diversas aplicações para esses robôs revelam novas direções em gestão de energia. Embora o caminho não esteja isento de desafios, as recompensas potenciais — em termos de eficiência, sustentabilidade e inovação — pintam um futuro que é ao mesmo tempo empolgante e promissor.

Referências

Coxworth, Ben. “Tiny energy-harvesting MilliMobile robot has no need for batteries.” New Atlas, September 28, 2023. https://newatlas.com/robotics/energy-harvesting-millimobile-robot/.

Crowe, Steve. “DARPA SHRIMP challenge developing microrobots for disaster relief.” The Robot Report, July 20, 2018. https://www.therobotreport.com/darpa-shrimp-microbots-disaster/.

Ftobe. “The Ultimate Guide to Agricultural Robotics.” Robotics Business Review, January 1, 2017. https://www.roboticsbusinessreview.com/agriculture/the_ultimate_guide_to_agricultural_robotics/#:~:text=Price%3A%20%24250%2C000%20for%20a%20harvester,works%20on%20several%20investment%20paths.

Fu, Yiqiang, Hongqiang Wang, Yunlong Zi, and Xuanquan Liang. “A multifunctional robotic system toward moveable sensing and energy harvesting.” Nano Energy 89, November 2021. https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106368.

Katiyar, Shiv A., Loong Yi Lee, Fumiya Iida, and Surya G. Nurzaman. “Energy Harvesting for Robots with Adaptive Morphology.” Soft Robotics 10.2, April 13, 2023: 365–79. https://doi.org/10.1089/soro.2021.0138.

Artigo escrito por Rudy e publicado no blog da Mouser Electronics: New Tech Tuesdays: Ambient Power: Energy-Harvesting Robots

Traduzido pela Equipe Embarcados. Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados

Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.
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