Ρομπότ που Τρώει Μέταλλο Μπορεί να Ακολουθήσει Μέταλλο Χωρίς Υπολογιστή ή Μπαταρία

Ένα νεοαναπτυγμένο ρομπότ «τρώει μέταλλο» μπορεί να ακολουθήσει ένα μέταλλο χωρίς να χρειάζεται υπολογιστή ή μπαταρία. Το ρομπότ μπορεί να πλοηγηθεί αυτόνομα προς επιφάνειες αλουμινίου και μακριά από επικίνδυνες περιοχές χάρη στις μονάδες παροχής ενέργειας που είναι συνδεμένες με τα τροχάδια στο αντίθετο μέρος.

Οι μπαταρίες είναι ένα από τα κύρια εμπόδια στον τομέα της ρομποτικής. Όσο περισσότερη ενέργεια έχουν, τόσο μεγαλύτερο είναι το βάρος. Αυτό το βάρος σημαίνει ότι το ρομπότ πρέπει επίσης να έχει περισσότερη ενέργεια για να κινηθεί, και ενώ κάποιες πηγές ενέργειας όπως τα ηλιακά πάνελ είναι χρήσιμες σε ορισμένες εφαρμογές, χρειάζεται μια πιο σταθερή, γρήγορη και βιώσιμη λύση.

Ο James Pikul είναι βοηθός καθηγητής στο Τμήμα Μηχανικής και Εφαρμοσμένης Μηχανικής του Πανεπιστημίου Πενν. Αναπτύσσει την νέα τεχνολογία βασίζοντας την σε μια πηγή τάσης που ελέγχεται από το περιβάλλον, ή ECVS, αντί για μπαταρία.

Με μια ECVS, η ενέργεια παράγεται με το σπάσιμο και τη δημιουργία χημικών δεσμών, και μπορεί να giữσει το βάρος xuống βρισκόμενη τους χημικούς δεσμούς στο περιβάλλον του ρομπότ. Η μονάδα ECVS καταλύει μια οξείδωση αντίδραση με τον περιβάλλοντα αέρα όταν έρχεται σε επαφή με μια μεταλλική επιφάνεια, και αυτό είναι που δίνει ενέργεια στο ρομπότ.

Ο Pikul έπαιρνε έμπνευση από τη φύση, συγκεκριμένα κοιτάζοντας πώς τα ζώα δημιουργούν χημικούς δεσμούς στη μορφή τροφής ως πηγή ενέργειας. Ακόμη και χωρίς «εγκέφαλο», αυτά τα νέα ρομπότ με ECVS ψάχνουν επίσης για την πηγή τροφής τους.

Η νέα μελέτη δημοσιεύθηκε στο Advanced Intelligent Systems.

Ο Pikul ήταν μαζί με τα μέλη του εργαστηρίου Min Wang και Yue Gao, και η ομάδα έδειξε πώς τα ρομπότ με ECVS θα μπορούσαν να πλοηγηθούν στο περιβάλλον χωρίς την ανάγκη ενός υπολογιστή. Τα αριστερά και δεξιά τροχάδια του ρομπότ τροφοδοτούνται από διαφορετικές μονάδες ECVS, και δείχνουν βασικές ικανότητες πλοήγησης και αναζήτησης καθώς το ρομπότ κινείται αυτόματα προς και «τρώει» μεταλλικές επιφάνειες.

Η μελέτη δεν σταμάτησε εκεί, αλλά έδειξε επίσης πώς πιο σύνθετη συμπεριφορά θα μπορούσε να επιτευχθεί χωρίς einen κεντρικό επεξεργαστή. Το ρομπότ μπορεί να εκτελέσει διαφορετικές λογικές λειτουργίες ανάλογα με την πηγή τροφής του, η οποία επιτυγχάνεται με διαφορετικές χωρικές και συνεχόμενες διατάξεις των μονάδων ECVS.

«Οι βακτήρια μπορούν να πλοηγηθούν αυτόνομα προς θρεπτικά συστατικά μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται χημοταξία, όπου αισθάνονται και ανταποκρίνονται σε αλλαγές στις χημικές συγκεντρώσεις,» λέει ο Pikul. «Τα μικρά ρομπότ έχουν παρόμοιους περιορισμούς με τα μικροοργανισμοί,既然 δεν μπορούν να μεταφέρουν μεγάλες μπαταρίες ή σύνθετους υπολογιστές, οπότε θέλαμε να εξερευνήσουμε πώς η τεχνολογία μας ECVS θα μπορούσε να αναπαράγει αυτή τη συμπεριφορά.»

Δοκιμή του Ρομπότ

Οι ερευνητές δοκιμάζουν το νέο ρομπότ τοποθετώντας το σε μια επιφάνεια αλουμινίου που μπορεί να τροφοδοτήσει τις μονάδες ECVS, και στη συνέχεια προσθέτουν «επικίνδυνες περιοχές» που θα σπάσουν την επαφή μεταξύ του ρομπότ και του μετάλλου. Σε πειράματα, οι μονάδες ECVS ήταν能够 να κινηθούν το ρομπότ και να το πλοηγηθούν προς πηγές πλούσιες σε ενέργεια.

«Σε κάποιους τρόπους,» λέει ο Pikul, «είναι σαν μια γλώσσα που και αισθάνονται και βοηθούν να πάρουν ενέργεια.»

Μια από τις επικίνδυνες περιοχές που χρησιμοποιήθηκαν από την ομάδα ήταν μια καμπυλωτή διαδρομή από μονωτική ταινία, και με τη σύνδεση των μονάδων ECVS στα τροχάδια στο αντίθετο μέρος, το ρομπότ θα μπορούσε να πλοηγηθεί αυτόματα στη μεταλλική διαδρομή μεταξύ δύο γραμμών ταινίας. Για παράδειγμα, η μονάδα ECVS στα δεξιά θα έχανε πρώτα την ενέργεια αν η διαδρομή καμπυλώνονταν προς τα αριστερά, οπότε τα αριστερά τροχάδια του ρομπότ θα επιβραδύνθηκαν και απομακρύνθηκαν από την επικίνδυνη περιοχή.

Η ομάδα χρησιμοποίησε επίσης ένα ιξώδες μονωτικό γέλυ ως επικίνδυνη περιοχή, και το ρομπότ ήταν能够 να σβήσει αργά ενώ οδηγούσε πάνω από αυτό. Η σχεδίαση του ρομπότ μπορεί τώρα να βελτιωθεί καθώς οι ερευνητές μαθαίνουν τι μπορεί να πάρει η ECVS, και αυτά μπορούν να ενσωματωθούν στη σχεδίαση του.

«Η σύνδεση των μονάδων ECVS στα αντίθετα μοτέρ επιτρέπει στο ρομπότ να αποφεύγει τις επιφάνειες που δεν του αρέσουν,» λέει ο Pikul. «Αλλά όταν οι μονάδες ECVS είναι παράλληλες και στα δύο μοτέρ, λειτουργούν σαν ένα «ή» gate, δηλαδή αγνοούν τις χημικές ή φυσικές αλλαγές που συμβαίνουν υπό μια seule πηγή ενέργειας.»

«Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτό το είδος σύνδεσης για να ταιριάξουμε τις βιολογικές προτιμήσεις,» λέει. «Είναι σημαντικό να μπορούμε να διακρίνουμε μεταξύ περιβαλλόντων που είναι επικίνδυνα και πρέπει να αποφευχθούν, και εκείνων που είναι απλώς άβολα και μπορούν να περάσουν αν χρειάζεται.»

Τα αυτόνομα και χωρίς υπολογιστή ρομπότ θα μπορέσουν να αναλάβουν πιο σύνθετες συμπεριφορές καθώς η τεχνολογία ECVS εξελίσσεται, και το περιβάλλον θα παίξει μεγάλο ρόλο στη σχεδίαση της ECVS. Για παράδειγμα, μικρά ρομπότ θα μπορούσαν να αναπτυχθούν για να πλοηγηθούν σε επικίνδυνες και στενές περιοχές.

«Αν έχουμε διαφορετικές ECVS που είναι ρυθμισμένες σε διαφορετικές χημικές ουσίες, μπορούμε να έχουμε ρομπότ που αποφεύγουν τις επιφάνειες που είναι επικίνδυνες, αλλά περνούν από εκείνες που βρίσκονται στο δρόμο ενός στόχου,» λέει ο Pikul.