Robot metallofago in grado di seguire un percorso metallico senza computer o batteria

Un nuovo robot ‘metal-lofago’ sviluppato può seguire un percorso metallico senza necessità di un computer o batteria. Il robot può navigare autonomamente verso superfici di alluminio e lontano da pericoli grazie alle unità di alimentazione collegato alle ruote sul lato opposto.

Le batterie sono una delle principali barriere 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 alimentazione come i pannelli solari sono utili in alcune applicazioni, c’è bisogno di un modo più consistente, veloce e sostenibile.

James Pikul è un professore assistente nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Meccanica Applicata della Penn Engineering. Sta attualmente sviluppando la nuova tecnologia affidandosi a una fonte di tensione controllata ambientalmente, 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, ed è questo che alimenta il robot.

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

Lo studio è stato pubblicato in 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, poiché ha anche dimostrato come potessero essere raggiunti comportamenti più complessi senza un processore centrale. Il robot può eseguire diverse operazioni logiche a seconda della sua fonte di cibo, che viene raggiunta disposto le unità ECVS in modo spaziale e sequenziale.

“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 navigarlo 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 corridoio metallico tra due linee di nastro. Ad esempio, l’ECVS a destra avrebbe perso potenza per primo se il corridoio si curvava a sinistra, il che fa rallentare le ruote sinistra del robot e allontanarsi dal pericolo.

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

“Collegare le unità ECVS a 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 pericolosi e quelli che sono solo scomodi e possono essere superati se necessario”.

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

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