Robot Pemakan Logam Dapat Mengikuti Jalur Logam Tanpa Komputer atau Baterai

Sebuah robot ‘pemakan logam’ baru dapat mengikuti jalur logam tanpa memerlukan komputer atau baterai. Robot ini dapat bergerak secara otonom menuju permukaan aluminium dan menjauh dari bahaya berkat unit catu daya yang terhubung ke roda di sisi yang berlawanan.

Baterai adalah salah satu hambatan utama dalam bidang robotika. Semakin banyak energi yang mereka miliki, semakin berat bobotnya. Berat ini berarti robot juga harus memiliki lebih banyak energi untuk bergerak, dan meskipun beberapa sumber daya seperti panel surya berguna dalam beberapa aplikasi, diperlukan cara yang lebih konsisten, cepat, dan berkelanjutan.

James Pikul adalah asisten profesor di Departemen Teknik Mesin dan Mekanika Terapan di Penn Engineering. Ia saat ini mengembangkan teknologi baru dengan mengandalkan sumber tegangan yang dikendalikan lingkungan, atau ECVS, bukan baterai.

Dengan ECVS, energi dihasilkan oleh pemecahan dan pembentukan ikatan kimia, dan dapat menjaga berat tetap rendah dengan menemukan ikatan kimia di lingkungan robot. Unit ECVS mengkatalis reaksi oksidasi dengan udara sekitar ketika bersentuhan dengan permukaan logam, dan inilah yang memberi daya pada robot.

Pikul mengambil inspirasi dari alam, khususnya melihat bagaimana hewan membentuk ikatan kimia dalam bentuk makanan sebagai sumber daya. Bahkan tanpa ‘otak’, robot ECVS baru ini juga mencari sumber makanannya.

Studi baru ini diterbitkan di Advanced Intelligent Systems.

Pikul bergabung dengan anggota laboratorium Min Wang dan Yue Gao, dan tim menunjukkan bagaimana robot ECVS dapat menavigasi lingkungan tanpa memerlukan komputer. Roda kiri dan kanan robot diberi daya oleh unit ECVS yang berbeda, dan mereka menunjukkan kemampuan navigasi dan pencarian dasar ketika robot secara otomatis bergerak menuju dan ‘memakan’ permukaan logam.

Studi ini tidak hanya berhenti di situ, karena juga menunjukkan bagaimana perilaku yang lebih kompleks dapat dicapai tanpa prosesor pusat. Robot dapat melakukan operasi logika yang berbeda tergantung pada sumber makanannya, yang dicapai dengan memiliki pengaturan spasial dan urutan yang berbeda dari unit ECVS.

“Bakteri dapat menavigasi secara otonom menuju nutrisi melalui proses yang disebut kemotaksis, di mana mereka mendeteksi dan merespons perubahan konsentrasi kimia,” kata Pikul. “Robot kecil memiliki keterbatasan yang sama dengan mikroorganisme, karena mereka tidak dapat membawa baterai besar atau komputer yang rumit, jadi kami ingin mengeksplorasi bagaimana teknologi ECVS kami dapat mereplikasi perilaku seperti itu.”

Pengujian Robot

Peneliti menguji robot baru dengan meletakkannya di permukaan aluminium yang dapat memberi daya pada unit ECVS, dan kemudian menambahkan ‘bahaya’ yang akan memutuskan kontak antara robot dan logam. Dalam eksperimen, unit ECVS dapat menggerakkan robot dan menavigasinya menuju sumber energi yang kaya.

“Dalam beberapa cara,” kata Pikul, “mereka seperti lidah karena mereka dapat mendeteksi dan membantu mencerna energi.”

Salah satu bahaya yang digunakan oleh tim adalah jalur lengkung pita isolasi, dan dengan menghubungkan unit ECVS ke roda di sisi yang berlawanan, robot dapat secara otonom mengikuti jalur logam di antara dua garis pita. Misalnya, ECVS di sebelah kanan akan kehilangan daya pertama jika jalur melengkung ke kiri, yang menyebabkan roda kiri robot melambat dan menjauh dari bahaya.

Tim juga menggunakan gel isolasi yang kental sebagai bahaya, dan robot dapat perlahan-lahan menghapusnya saat mengemudi di atasnya. Desain robot sekarang dapat ditingkatkan karena peneliti mempelajari apa yang dapat dipilih oleh ECVS, dan ini dapat dimasukkan ke dalam desain robot.

“Menghubungkan unit ECVS ke motor yang berlawanan memungkinkan robot untuk menghindari permukaan yang tidak mereka sukai,” kata Pikul. “Tapi ketika unit ECVS berada paralel dengan kedua motor, mereka beroperasi seperti gerbang ‘ATAU’, di mana mereka mengabaikan perubahan kimia atau fisik yang terjadi di bawah satu sumber daya.”

“Kami dapat menggunakan jenis pengkabelan ini untuk mencocokkan preferensi biologis,” katanya. “Penting untuk dapat membedakan antara lingkungan yang berbahaya dan perlu dihindari, dan yang hanya tidak nyaman dan dapat dilalui jika perlu.”

Robot otonom dan tanpa komputer akan dapat melakukan perilaku yang lebih kompleks ketika teknologi ECVS berkembang, dan lingkungan sekitar akan memainkan peran besar dalam desain ECVS. Misalnya, robot kecil dapat dikembangkan untuk menavigasi lingkungan yang berbahaya dan sempit.

“Jika kita memiliki ECVS yang berbeda yang disesuaikan dengan kimia yang berbeda, kita dapat memiliki robot yang menghindari permukaan yang berbahaya, tetapi memberi daya pada yang menghalangi jalan menuju tujuan,” kata Pikul.