Robot, který jí kov, může následovat kovovou cestu bez počítače nebo baterie

Nově vyvinutý ‘kovojedící’ robot může následovat kovovou cestu bez potřeby počítače nebo baterie. Robot může autonomně navigovat směrem k hliníkovým povrchům a pryč od nebezpečí díky jednotkám zásobování energií, které jsou propojeny s koly na opačné straně.

Baterie jsou jednou z hlavních bariér v oblasti robotiky. Čím více energie mají, tím větší je jejich hmotnost. Tato hmotnost znamená, že robot musí mít také více energie, aby se mohl pohybovat, a zatímco některé zdroje energie, jako jsou solární panely, jsou užitečné v některých aplikacích, je potřeba najít více konzistentní, rychlou a udržitelnou cestu.

James Pikul je asistent profesora na Penn Engineering’s Department of Mechanical Engineering and Applied Mechanics. V současné době vyvíjí novou technologii, spoléhající se na jednotku zásobování energií ovládanou prostředím, nebo ECVS, místo baterie.

S ECVS je energie produkována rozkladem a tvorbou chemických vazeb, a je schopna udržet hmotnost nízkou, hledáním chemických vazeb v robotově prostředí. Jednotka ECVS katalyzuje oxidační reakci se vzduchem, když přijde do kontaktu s kovovým povrchem, a to je to, co pohání robota.

Pikul čerpal inspiraci z přírody, konkrétně se díval na to, jak zvířata vytvářejí chemické vazby ve formě potravy jako zdroj energie. I bez ‘mozku’ tyto nové roboty poháněné ECVS hledají svou potravu.

Nová studie byla zveřejněna v Advanced Intelligent Systems.

Pikul byl doprovázen členy laboratoře Min Wang a Yue Gao, a tým ukázal, jak roboty poháněné ECVS mohou navigovat v prostředí bez potřeby počítače. Levá a pravá kola robota jsou poháněna různými jednotkami ECVS, a demonstrují základní navigační a vyhledávací schopnosti, jak robot automaticky pohybuje směrem k a ‘jí’ kovové povrchy.

Studie se nezastavila tam, ale také ukázala, jak lze dosáhnout složitějších chování bez centrálního procesoru. Robot může provádět různé logické operace v závislosti na jeho potravinovém zdroji, což je dosaženo pomocí různých prostorových a sekvencí jednotek ECVS.

“Bakterie jsou schopny autonomně navigovat směrem k živinám prostřednictvím procesu zvaného chemotaxe, kde cítí a reagují na změny chemických koncentrací,” říká Pikul. “Malé roboty mají podobné omezení jako mikroorganismy, protože nemohou nést velké baterie nebo složité počítače, takže jsme chtěli prozkoumat, jak naše technologie ECVS může replikovat toto chování.”

Testování robota

Vědci otestovali nový robot umístěním na hliníkový povrch, který může napájet jeho jednotky ECVS, a poté přidali ‘nebezpečí’, které by přerušilo kontakt mezi robotem a kovem. V experimentech byly jednotky ECVS schopny pohybovat robotem a navigovat ho směrem k energeticky bohatým zdrojům.

“V některých ohledech,” říká Pikul, “jsou podobné jazyku, protože obě cítí a pomáhají trávit energii.”

Jednou z nebezpečí, která tým použil, byla křivá cesta izolační pásky, a propojením jednotek ECVS s koly na opačné straně, robot mohl autonomně následovat kovovou dráhu mezi dvěma linkami pásky. Například ECVS na pravé straně by ztratil energii jako první, pokud by dráha otočila doleva, což by způsobilo, že robotova levá kola zpomalí a odjedou od nebezpečí.

Tým také použil viskózní izolační gel jako nebezpečí, a robot byl schopen pomalu setřít, zatímco jel přes něj. Návrh robota může být nyní vylepšen, jakmile vědci zjistí, co jednotky ECVS mohou zachytit, a tyto mohou být začleněny do návrhu robota.

“Propojením jednotek ECVS s opačnými motory umožňuje robotu vyhnout se povrchům, které se jim nelíbí,” říká Pikul. “Ale když jsou jednotky ECVS paralelně s oběma motory, fungují jako ‘OR’ brána, v tom smyslu, že ignorují chemické nebo fyzické změny, které se vyskytují pod jedním zdrojem energie.”

“Můžeme použít tento druh propojení, aby odpovídal biologickým preferencím,” říká. “Je důležité být schopen rozlišit mezi prostředími, která jsou nebezpečná a musí být vyhnuta, a těmi, která jsou jen nevhodná a mohou být projita, pokud je to nutné.”

Autonomní a počítačové roboty budou moci vykonávat složitější chování, jakmile se technologie ECVS bude vyvíjet, a okolní prostředí bude hrát velkou roli v návrhu ECVS. Například malé roboty by mohly být vyvinuty, aby navigovaly nebezpečná a úzká prostředí.

“Pokud máme různé ECVS, které jsou naladěny na různé chemie, můžeme mít roboty, které se vyhýbají povrchům, které jsou nebezpečné, ale projdou těmi, které stojí v cestě cíle,” říká Pikul.