Gorwelion newydd ar gyfer ymchwil newydd anturus ym maes peirianneg

Bydd menter gan Lywodraeth y DU yn ariannu ymchwil sy’n hynod ddamcaniaethol ond a allai sicrhau canlyniadau mawr yn yr Ysgol Peirianneg.

Mae Cyngor Ymchwil y Gwyddorau Ffisegol a Pheirianneg (EPSRC), sy’n rhan o Ymchwil ac Arloesedd y DU (UKRI), wedi clustnodi £15 miliwn o gyllid ar gyfer 70 o brosiectau anturus newydd ym meysydd mathemateg a’r gwyddorau ffisegol drwy’r fenter New Horizons.

Mae rhai syniadau uchelgeisiol o'r Ysgol Peirianneg wedi sicrhau cefnogaeth.

Addysgu robotiaid i drin a thrafod deunyddiau cyfnewidiol

Rydym yn dod i gysylltiad â chymaint o gyfryngau gludiog a gronynnog, fel tywod, toes, eira a sment, yn ein bywydau bob dydd. Gallwn eu trin a’u trafod mewn pob math o ffyrdd. Er enghraifft, mae gweithwyr adeiladu’n cludo tywod drwy ddefnyddio peiriannau. Mae diwydiannau allweddol, gan gynnwys y diwydiant amaethyddiaeth, y maes ymateb i drychinebau a’r maes archwilio tanddwr a’r gofod, yn dibynnu ar reoli sylweddau o’r math.

Byddai awtomeiddio'r broses drin a thrafod yn ei gwneud yn fwy cynhyrchiol, effeithiol, rhagorol a chyson, ond dyma her fawr ym maes rheolaeth robotig. Mae’r broses cynllunio symudiadau robotig gonfensiynol yn cymryd bod gwrthrychau’n gallu symud neu gylchdroi ond nid anffurfio. Yn achos deunyddiau gludiog a gronynnog sy’n gyfnewidiol iawn, fel tywod, nid yw hyn yn wir.

Nod ymchwil Dr Ze Ji yw datgloi fframwaith effeithlon, diogel a chorfforol resymol ar gyfer robotiaid awtonomaidd er mwyn iddynt allu dysgu sut i drin a thrafod y cyfryngau hyn.

Mae Dysgu Atgyfnerthu Dwfn yn dechneg boblogaidd ar gyfer cynllunio symudiadau a gwneud penderfyniadau sy’n cynnwys hyfforddi robot drwy brofi a methu mewn amgylchedd efelychu realistig. Techneg gyfyngedig iawn yw hon, sydd hefyd yn anymarferol ac yn rhwystrol yn gyfrifiadol. Er enghraifft, dim ond cyrff anystwyth sy’n cael eu hefelychu gan amlaf. Mae'r dechneg hefyd yn mynnu bod robot yn archwilio'r amgylchedd drwy wneud llawer o symudiadau a ddewisir ar hap at ddibenion dysgu o gael ei wobrwyo a’i gosbi, sydd fel arfer yn aneffeithlon iawn ac yn anniogel.

Mae ymchwil Ji yn gwneud techneg newydd o’r enw ‘Ffiseg Wahaniaethol’ yn rhan o ddolen dysgu a rheoli’r robot. Y gobaith yw y bydd yr efelychiad rhifiadol hwn yn symud y broses efelychu yn ei blaen drwy ei gwneud yn bosibl cyfrifiadu symudiadau optimaidd a chorfforol resymol.

Os bydd yr ymchwil hon yn llwyddiannus, bydd yn helpu robotiaid i weithio ochr yn ochr â bodau dynol a chynnig eu cryfder i drin a thrafod deunyddiau gwahanol yn ddi-berygl.

Storio ynni yn y pridd

Mae ymchwilwyr yn yr Ysgol Peirianneg yn galw ar adnodd naturiol dibrin er mwyn helpu i ddatrys y broblem sy’n ymwneud â storio ynni adnewyddadwy.

Mae Dr Michael Harbottle a'i dîm yn bwriadu creu “batris pridd” i storio ynni’r haul o dan y ddaear. Mae pwnc yr ymchwil yn dal i fod yn un cysyniadol, ond mae’r syniad yn cynnwys rhedeg cerrynt rhwng electrodau claddedig. Mae hyn yn ysgogi rhai bacteria yn y pridd. Yn union fel y mae golau'r haul yn rhoi’r egni i blanhigion wneud siwgr o garbon deuocsid a dŵr, mae’r ynni trydanol yn galluogi’r bacteria i droi carbon deuocsid yn gemegyn o’r enw asetad.

Mae’r asetad hwn, i bob pwrpas, yn dod yn storfa gemegol ar gyfer ynni. Pan fydd angen yr ynni, mae cylched newydd yn cael ei droi ymlaen, sy’n rhoi’r egni i wahanol facteria dorri’r asetad i lawr. Mae'r broses hon yn rhyddhau electronau, sy'n llifo drwy'r gylched ac yn cyflenwi trydan ar alw.

Mae cyfrifiadau'r tîm yn awgrymu y byddai un gell yn creu tua 0.5 folt. Fodd bynnag, mae'r ymchwilwyr yn credu y gall fod yn bosibl cysylltu’r celloedd yn olynol er mwyn storio rhagor o ynni a chynhyrchu foltedd uwch. Pwynt hollbwysig yw bod modd gwneud hyn heb orfod mwyngloddio lithiwm a metelau gwerthfawr eraill sy’n cael eu defnyddio mewn batris heddiw.

Mae defnyddiau clir i’w gweld os gall y tîm wneud i hyn weithio, yn enwedig oddi ar y grid ar gyfer pethau fel synwyryddion, systemau goleuo syml a seilwaith cyfathrebu.

Mae'r meddylfryd anturus a welir yn rhan o’r prosiectau hyn yn tynnu sylw at ddyfeisgarwch a dychymyg ein hymchwilwyr, sy’n ceisio mynd i’r afael â heriau mawr mewn ffordd newydd.

Gobeithio y bydd y gwaith hwn yn torri tir newydd ac yn esgor ar dechnolegau sy’n sicrhau manteision i gymdeithas ac yn ei helpu i ffynnu. Rydym yn edrych ymlaen at rannu’r wybodaeth ddiweddaraf am y prosiectau ymchwil hyn dros y misoedd nesaf.

Bydd y rhestr lawn o brosiectau a ariennir ar gael yn ddiweddarach ar wefan Grants on the Web.