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 والابتعاد عن المخاطر بفضل وحدات الإمداد بالطاقة الموصولة بالعجلات على الجانب المقابل.

البطاريات هي واحدة من العوائق الرئيسية في مجال الروبوتات. كلما زادت الطاقة، زادت الوزن. هذا الوزن يعني أن الروبوت يجب أن يكون لديه طاقة أكبر للحركة، وفي حين أن مصادر الطاقة مثل الألواح الشمسية مفيدة في بعض التطبيقات، هناك حاجة إلى طريقة أكثر استمرارًا وسريعة ومستدامة.

جيمس بيكول هو أستاذ مساعد في قسم الهندسة الميكانيكية وتطبيقاتها في جامعة بنسيلفانيا. وهو حاليًا يعمل على تطوير التكنولوجيا الجديدة بالاعتماد على مصدر جهد خاضع للسيطرة البيئية، أو ECVS، بدلاً من البطارية.

مع ECVS، يتم إنتاج الطاقة من خلال كسر وformation رابطة كيميائية، ويمكنها الحفاظ على الوزن منخفضًا من خلال العثور على الروابط الكيميائية في بيئة الروبوت. وحدة ECVS ت촉م تفاعل أكسدة مع الهواء المحيط عند ملامسة سطح معدني، وهذا ما يزود الروبوت بالطاقة.

استوحى بيكول الفكرة من الطبيعة، و特别 النظر في كيفية تشكيل الحيوانات الروابط الكيميائية في شكل طعام كمصدر للطاقة. حتى بدون “دماغ”، هذه الروبوتات الجديدة التي تعمل بالطاقة ECVS تبحث أيضًا عن مصدر طعامها.

نشرت الدراسة الجديدة في نظم ذكاء متقدم.

انضم بيكول مع أعضاء مختبره مين وانغ ويوي جاو، وأثبت الفريق كيف يمكن للروبوتات التي تعمل بالطاقة ECVS التنقل في البيئة بدون الحاجة إلى حاسوب. العجلات اليسرى واليمنى للروبوت يتم تشغيلها بواسطة وحدات ECVS مختلفة، وتبدي سلوكيات ملاحة وتصفية أساسية عندما يتحرك الروبوت تلقائيًا نحو الأسطح المعدنية و”يأكل”ها.

لم تتوقف الدراسة عند هذا الحد، بل أثبتت أيضًا كيف يمكن تحقيق سلوكيات أكثر تعقيدًا بدون معالج مركزي. يمكن للروبوت أداء عمليات منطقية مختلفة اعتمادًا على مصدر طاقته، ويمكن تحقيق ذلك من خلال ترتيبات مكانية وترتيبية مختلفة لوحدات ECVS.

“البكتيريا قادرة على 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 يمكنه تشغيل وحدات ECVS، ثم أضافوا “مخاطر” لكسر الاتصال بين الروبوت والسطح المعدني. في التجارب، كانت وحدات ECVS قادرة على تحريك الروبوت والتنقل نحوه نحو مصادر الطاقة الغنية.

“في بعض النواحي،” يقول بيكول، “هم مثل اللسان في أنهم يشعرون بمصدر الطاقة ويساعدون في هضمه.”

كانت واحدة من المخاطر التي استخدمها الفريق مسار من شريط معزول منحني، وبواسطة توصيل وحدات ECVS بالعجلات على الجانب المقابل، كان الروبوت قادرًا على اتباع المسار المعدني تلقائيًا بين خطين من الشريط. على سبيل المثال، لو انحني المسار إلى اليسار، فإن وحدة ECVS على اليمين ستفقد الطاقة أولاً، مما يسبب في تباطؤ عجلات اليسار والابتعاد عن المخاطر.

استخدم الفريق أيضًا هلامًا معزولًا لزجًا كمخاطر، وتمكن الروبوت من مسحه ببطء أثناء عبوره. يمكن تحسين تصميم الروبوت الآن حيث يتعلم الباحثون ما يمكن لوحدات ECVS أن تكتشف، ويمكن دمجها في تصميمه.

“توصيل وحدات ECVS بموتورات معاكسة يسمح للروبوت بالابتعاد عن الأسطح التي لا يحبها،” يقول بيكول. “لكن عندما تكون وحدات ECVS متوازية مع الموتورات، تعمل مثل بوابة “OR”، حيث ت忽ن التغيرات الكيميائية أو الفيزيائية التي تحدث تحت مصدر طاقة واحد.”

“يمكننا استخدام هذا النوع من التوصيل لمطابقة التفضيلات البيولوجية،” يقول. “من المهم أن نتمكن من التمييز بين البيئات الخطرة التي يجب تجنبها و那些 التي تكون مزعجة ولكن يمكن المرور عبرها إذا لزم الأمر.”

سوف تكون الروبوتات المستقلة والخالية من الحواسيب قادرة على أداء سلوكيات أكثر تعقيدًا مع تطور تكنولوجيا ECVS، وستلعب 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 متuned إلى كيميائيات مختلفة، يمكننا أن ن制ق روبوتات تبتعد عن الأسطح الخطرة ولكنها تتغلب على تلك التي تقف في طريق الهدف،” يقول بيكول.