Robot che mangia metallo in grado di seguire un percorso metallico senza computer o batteria

Un nuovo robot ‘mangia-metallo’ può seguire un percorso metallico senza la necessità di un computer o di una batteria. Il robot può navigare autonomamente verso superfici di alluminio e lontano da pericoli grazie alle unità di alimentazione che sono collegate alle ruote sul lato opposto.

Le batterie sono uno dei principali ostacoli nel campo della robotica. Più energia hanno, più sono pesanti. Questo peso significa che il robot deve anche avere più energia per muoversi, e mentre alcune fonti di energia come i pannelli solari sono utili in alcune applicazioni, c’è bisogno di un metodo più consistente, veloce e sostenibile.

James Pikul è un assistente professore nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Meccanica Applicata della Penn Engineering. Sta attualmente sviluppando la nuova tecnologia basata su una fonte di alimentazione a tensione controllata dall’ambiente, o ECVS, invece di una batteria.

Con un ECVS, l’energia è prodotta rompendo e formando legami chimici, e può mantenere il peso basso trovando i legami chimici nell’ambiente del robot. L’unità ECVS catalizza una reazione di ossidazione con l’aria circostante quando entra in contatto con una superficie metallica, e questo è ciò che alimenta il robot.

Pikul ha tratto ispirazione dalla natura, guardando in particolare a come gli animali formino legami chimici sotto forma di cibo come fonte di energia. Anche senza un ‘cervello’, questi nuovi robot alimentati da ECVS stanno anche cercando la loro fonte di cibo.

Lo studio è stato pubblicato su Advanced Intelligent Systems.

Pikul è stato raggiunto da membri del laboratorio Min Wang e Yue Gao, e il team ha dimostrato come i robot alimentati da ECVS potessero navigare nell’ambiente senza la necessità di un computer. Le ruote sinistra e destra del robot sono alimentate da unità ECVS diverse, e dimostrano capacità di navigazione e foraggiamento di base mentre il robot si muove automaticamente verso e ‘mangia’ superfici metalliche.

Lo studio non si è fermato lì, ma ha anche dimostrato come potessero essere raggiunti comportamenti più complessi senza un processore centrale. Il robot può eseguire operazioni logiche diverse a seconda della sua fonte di cibo, che è raggiunta attraverso disposizioni spaziali e sequenziali diverse delle unità ECVS.

“I batteri sono in grado di navigare autonomamente verso i nutrienti attraverso un processo chiamato chemiotassi, dove percepiscono e rispondono ai cambiamenti nelle concentrazioni chimiche,” dice Pikul. “I piccoli robot hanno vincoli simili a quelli dei microrganismi, poiché non possono trasportare grandi batterie o computer complessi, quindi abbiamo voluto esplorare come la nostra tecnologia ECVS potesse replicare quel tipo di comportamento.”

Test del Robot

I ricercatori hanno testato il nuovo robot ponendolo su una superficie di alluminio che può alimentare le unità ECVS, e hanno poi aggiunto ‘pericoli’ che avrebbero interrotto il contatto tra il robot e il metallo. Negli esperimenti, le unità ECVS sono state in grado di muovere il robot e navigare verso fonti di energia ricche.

“In alcuni modi,” dice Pikul, “sono come una lingua in quanto percepiscono e aiutano a digerire l’energia.”

Uno dei pericoli utilizzati dal team è stato un percorso curvo di nastro isolante, e collegando le unità ECVS alle ruote sul lato opposto, il robot ha potuto seguire autonomamente il percorso metallico tra due linee di nastro. Ad esempio, l’ECVS sulla destra avrebbe perso potenza per prima se il percorso curvava a sinistra, il che avrebbe causato la lentezza delle ruote sinistra e allontanamento dal pericolo.

Il team ha anche utilizzato un gel isolante viscoso come pericolo, e il robot è stato in grado di cancellarlo lentamente mentre lo attraversava. La progettazione del robot può ora essere migliorata mentre i ricercatori imparano cosa l’ECVS possa rilevare, e queste possono essere incorporate nella progettazione del robot.

“Collegare le unità ECVS ai motori opposti consente al robot di evitare le superfici che non gli piacciono,” dice Pikul. “Ma quando le unità ECVS sono in parallelo con entrambi i motori, operano come una porta ‘OR’, nel senso che ignorano i cambiamenti chimici o fisici che si verificano sotto una sola fonte di alimentazione.”

“Possiamo utilizzare questo tipo di cablaggio per corrispondere alle preferenze biologiche,” dice. “È importante essere in grado di distinguere tra ambienti che sono pericolosi e devono essere evitati, e quelli che sono solo scomodi e possono essere superati se necessario.”

I robot autonomi e senza computer saranno in grado di eseguire comportamenti più complessi man mano che la tecnologia ECVS evolve, e l’ambiente circostante giocherà un ruolo importante nella progettazione ECVS. Ad esempio, potrebbero essere sviluppati robot minuscoli per navigare ambienti pericolosi e stretti.

“Se abbiamo ECVS diversi che sono regolati su chimiche diverse, possiamo avere robot che evitano superfici pericolose, ma superano quelle che si frappongono tra loro e un obiettivo,” dice Pikul.