Robot que come metal puede seguir un camino de metal sin ordenador ni batería

Un robot ‘que come metal’ recién desarrollado puede seguir un camino de metal sin necesidad de un ordenador ni batería. El robot puede navegar de forma autónoma hacia superficies de aluminio y alejarse de peligros gracias a que las unidades de suministro de energía están conectadas a las ruedas del lado opuesto.

Las baterías son uno de los principales obstáculos en el campo de la robótica. Cuanto más energía tengan, más pesadas son. Este peso significa que el robot también debe tener más energía para moverse, y aunque algunas fuentes de energía como los paneles solares son útiles en algunas aplicaciones, se necesita una forma más consistente, rápida y sostenible.

James Pikul es profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecánica Aplicada de Penn Engineering. Actualmente está desarrollando la nueva tecnología basándose en una fuente de voltaje controlada ambientalmente, o ECVS, en lugar de una batería.

Con una ECVS, la energía se produce rompiendo y formando enlaces químicos, y puede mantener el peso bajo encontrando los enlaces químicos en el entorno del robot. La unidad ECVS cataliza una reacción de oxidación con el aire circundante cuando entra en contacto con una superficie metálica, y esto es lo que alimenta al robot.

Pikul se inspiró en la naturaleza, específicamente en cómo los animales forjan enlaces químicos en forma de comida como fuente de energía. Incluso sin un ‘’cerebro’’, estos nuevos robots alimentados por ECVS también están buscando su fuente de alimento.

El nuevo estudio se publicó en Advanced Intelligent Systems. 

Pikul fue acompañado por miembros del laboratorio Min Wang y Yue Gao, y el equipo demostró cómo los robots alimentados por ECVS podrían navegar en el entorno sin necesidad de un ordenador. Las ruedas izquierda y derecha del robot están alimentadas por unidades ECVS diferentes, y demuestran habilidades de navegación y forrajeo básicas a medida que el robot se mueve automáticamente hacia y ‘come’ superficies metálicas.

El estudio no se detuvo ahí, ya que también demostró cómo se podían lograr comportamientos más complicados sin un procesador central. El robot puede realizar diferentes operaciones lógicas dependiendo de su fuente de alimento, lo que se logra teniendo diferentes disposiciones espaciales y secuenciales de las unidades ECVS.

“Las bacterias pueden navegar de forma autónoma hacia nutrientes a través de un proceso llamado quimiotaxis, donde detectan y responden a cambios en las concentraciones químicas”, dice Pikul. “Los pequeños robots tienen restricciones similares a las de los microorganismos, ya que no pueden llevar baterías grandes ni ordenadores complicados, por lo que queríamos explorar cómo nuestra tecnología ECVS podría replicar ese tipo de comportamiento”.

Poniendo a prueba al robot

Los investigadores probaron el nuevo robot colocándolo sobre una superficie de aluminio que puede alimentar sus unidades ECVS, y luego agregaron ‘peligros’ que romperían el contacto entre el robot y el metal. En los experimentos, las unidades ECVS fueron capaces de mover al robot y navegarlo hacia fuentes de energía ricas.

“De alguna manera”, dice Pikul, “son como una lengua en el sentido de que ambos detectan y ayudan a digerir energía”.

Uno de los peligros utilizados por el equipo fue un camino curvo de cinta aislante, y al conectar las unidades ECVS a las ruedas del lado opuesto, el robot pudo seguir de forma autónoma el carril de metal entre dos líneas de cinta. Por ejemplo, la ECVS de la derecha perdería energía primero si el carril se curvaba hacia la izquierda, lo que haría que las ruedas izquierdas del robot se frenaran y se alejaran del peligro.

El equipo también utilizó un gel aislante viscoso como peligro, y el robot pudo limpiarlo lentamente mientras lo sobrepasaba. El diseño del robot ahora puede mejorarse a medida que los investigadores aprenden qué puede detectar la ECVS, y estos pueden incorporarse en el diseño del mismo.

“Conectar las unidades ECVS a motores opuestos permite que el robot evite las superficies que no le gustan”, dice Pikul. “Pero cuando las unidades ECVS están en paralelo con ambos motores, operan como una ‘puerta OR’, en el sentido de que ignoran los cambios químicos o físicos que ocurren bajo una sola fuente de energía”.

“Podemos utilizar este tipo de cableado para coincidir con preferencias biológicas”, dice. “Es importante poder distinguir entre entornos que son peligrosos y deben evitarse, y aquellos que son solo inconvenientes y se pueden pasar si es necesario”.

Los robots autónomos y sin ordenador podrán realizar comportamientos más complejos a medida que evolucione la tecnología ECVS, y el entorno que los rodea desempeñará un papel importante en el diseño de la ECVS. Por ejemplo, se podrían desarrollar robots pequeños para navegar en entornos peligrosos y estrechos.

“Si tenemos diferentes ECVS que están sintonizadas con diferentes químicas, podemos tener robots que eviten superficies que son peligrosas, pero que se alimenten de aquellas que se interponen en el camino de un objetivo”, dice Pikul.