الروبوتات
روبوت آكل لل金属 يمكنه اتباع مسار معدني بدون حاسوب أو بطارية
تم تطوير روبوت “آكل لل金属” يمكنه اتباع مسار معدني بدون الحاجة إلى حاسوب أو بطارية. يمكن للروبوت التنقل بشكل مستقل نحو أسطح الألومنيوم و遠 عن المخاطر بفضل وحدات التزويد بالطاقة الموصولة بالعجلات على الجانب المقابل.
تعتبر البطاريات واحدة من العوائق الرئيسية في مجال الروبوتات. وكلما زادت الطاقة، زادت الوزنة. وهذا الوزن يعني أن الروبوت يجب أن يكون لديه مزيدًا من الطاقة للحركة، وفي حين أن مصادر الطاقة مثل لوحات الطاقة الشمسية مفيدة في بعض التطبيقات، هناك حاجة إلى طريقة أكثر استمرارًا وسريعة ومستدامة.
جيمس بيكول هو أستاذ مساعد في قسم الهندسة الميكانيكية والآلية في جامعة بنسيلفانيا. وهو現在 يطور التكنولوجيا الجديدة بالاعتماد على مصدر جهد خاضع للتحكم البيئي، أو ECVS، بدلاً من البطارية.
مع ECVS، يتم إنتاج الطاقة من خلال كسر وتشكيل الروابط الكيميائية، ويمكنه الحفاظ على الوزن منخفضًا من خلال العثور على الروابط الكيميائية في بيئة الروبوت.
يستمد بيكول الإلهام من الطبيعة، و特别 النظر في كيفية عمل الحيوانات على تشكيل روابط كيميائية على شكل طعام كمصدر للطاقة. حتى بدون “دماغ”، هذه الروبوتات الجديدة التي تعمل بالطاقة ECVS تبحث أيضًا عن مصدر طعامها.
نشرت الدراسة الجديدة في نظم ذكية متقدمة.
انضم إلى بيكول أعضاء مختبره مين وانغ ويوي جاو، وقدم الفريق كيف يمكن للروبوتات التي تعمل بالطاقة ECVS التنقل في البيئة بدون الحاجة إلى حاسوب. العجلات اليسرى واليمنى للروبوت مدفوعة بوحدات ECVS مختلفة، ويظهران قدرات ملاحة وتصفية أساسية حيث يتحرك الروبوت تلقائيًا نحو و”يأكل” السطوح المعدنية.
لم تتوقف الدراسة عند هذا الحد، بل أظهرت أيضًا كيف يمكن تحقيق سلوكيات أكثر تعقيدًا بدون معالج مركزي. يمكن للروبوت أداء عمليات منطقية مختلفة اعتمادًا على مصدر طعامه، ويتم تحقيق ذلك من خلال وجود ترتيبات مكانية وتسلسلية مختلفة لوحدات ECVS.
“يمكن للبكتيريا التنقل بشكل مستقل نحو المغذيات من خلال عملية تسمى الكيمياء الحسية، حيث تشعر وتستجيب لتغيرات في تركيزات المواد الكيميائية”، يقول بيكول. “الروبوتات الصغيرة لها قيود مماثلة للميكروorganisms، حيث لا يمكنها حمل بطاريات كبيرة أو حواسيب معقدة، لذلك أردنا استكشاف كيف يمكن لتكنولوجيا ECVS الخاصة بنا أن تكرر هذا النوع من السلوك”.
اختبار الروبوت
قام الباحثون باختبار الروبوت الجديد بوضعه على سطح من الألومنيوم يمكن أن يزوّد وحدات ECVS بالطاقة، ثم أضافوا “مخاطر” ستكسر الاتصال بين الروبوت والسطح المعدني. في التجارب، كانت وحدات ECVS قادرة على تحريك الروبوت وتنقله نحو مصادر الطاقة الغنية.
“بطرق معينة”، يقول بيكول، “هم مثل اللسان في أن كلاهما يشعر ويساعد على هضم الطاقة”.
أحد المخاطر التي استخدمها الفريق كان مسارًا من شريط العزل المنحني، وبالسلاسل وحدات ECVS إلى العجلات على الجانب المقابل، يمكن للروبوت اتباع المسار المعدني تلقائيًا بين خطين من الشريط. على سبيل المثال، سوف تفقد ECVS على اليمين الطاقة أولاً إذا انحرف المسار إلى اليسار، مما يسبب في تباطؤ عجلات اليسار وتنحرف عن المخاطر.
استخدم الفريق أيضًا هلامًا عازلًا لزجًا كمخاطر، وتمكن الروبوت من مسحه ببطء أثناء عبوره. يمكن تحسين تصميم الروبوت الآن حيث يتعلم الباحثون ما يمكن لوحدات ECVS التقاطه، ويمكن دمجها في تصميمه.
“الربط بين وحدات ECVS والمحركات المقابلة يسمح للروبوت بتجنب السطوح التي لا يحبها”، يقول بيكول. “ولكن عندما تكون وحدات ECVS متوازية مع المحركات، تعمل مثل بوابة “OR”، بحيث ت忽ن التغيرات الكيميائية أو الفيزيائية التي تحدث تحت مصدر طاقة واحد فقط”.
“يمكننا استخدام هذا النوع من الربط لتطابق التفضيلات البيولوجية”، يقول. “من المهم أن نتمكن من التمييز بين البيئات التي تكون خطرة ويجب تجنبها، و那些 التي تكون غير مريحة ولكن يمكن المرور منها إذا لزم الأمر”.
سوف تكون الروبوتات المستقلة والخالية من الحاسوب قادرة على أداء سلوكيات أكثر تعقيدًا مع تطور تكنولوجيا ECVS، وسوف تلعب البيئة المحيطة دورًا كبيرًا في تصميم ECVS. على سبيل المثال، يمكن تطوير روبوتات صغيرة للتنقل في بيئات خطرة وضيقة.
“إذا كنا لدينا وحدات ECVS مختلفة متوافقة مع كيميائيات مختلفة، يمكننا أن نطور روبوتات ت避ي السطوح الخطرة ولكنها تتغلب على تلك التي تقف في طريق الهدف”، يقول بيكول.
