금속을 먹는 로봇은 컴퓨터나 배터리가 없어도 금속 경로를 따라갈 수 있다

새로 개발된 ‘금속을 먹는’ 로봇은 컴퓨터나 배터리가 없어도 금속 경로를 따라갈 수 있다. 로봇은 자율적으로 알루미늄 표면으로 이동하고 위험으로부터 멀어지는데, 이것은 전원 공급 단위가 반대쪽 바퀴에 연결되어 있기 때문이다.

배터리는 로봇공학 분야에서 주요 장벽 중 하나이다. 에너지가 많을수록 무게가 더 많이 증가한다. 이 무게는 로봇이 이동하기 위해 더 많은 에너지를 필요로 하며, 태양 전지판과 같은 일부 전원 공급원은 일부 응용 분야에서 유용하지만, 더 일관적이고 빠르며 지속 가능한 방법이 필요하다.

제임스 피컬은 펜 엔지니어링의 기계 공학 및 응용 역학부의 조교수이다. 그는 현재 배터리 대신 환경 제어 전압 소스(ECVS)를 사용하여 새로운 기술을 개발 중이다.

ECVS를 사용하면 화학 결합을 분해하고 형성함으로써 에너지가 생성되며, 로봇의 환경에서 화학 결합을 찾음으로써 무게를 줄일 수 있다. ECVS 단위는 금속 표면과 접触할 때 주변 공기와 산화 반응을 일으키며, 이것이 로봇을 구동한다.

피컬은 자연에서 영감을 얻었으며, 특히 동물이 음식의 형태로 화학 결합을 형성하여 에너지의 원천으로 사용하는 방식을 연구했다. 컴퓨터가 없는 새로운 ECVS 구동 로봇도 또한 음식 원천을 찾고 있다.

새로운 연구는 Advanced Intelligent Systems에 발표되었다.

피컬은 연구실 구성원인 민 왕과 유에 가오와 함께 연구를 수행했으며, ECVS 구동 로봇이 컴퓨터가 없이 환경을 탐색할 수 있음을 보여주었다. 로봇의 왼쪽과 오른쪽 바퀴는 서로 다른 ECVS 단위에 의해 구동되며, 로봇은 자동으로 금속 표면으로 이동하고 “먹는” 기본적인 탐색 및 사냥 능력을 보여준다.

연구는 그치지 않고, 더 복잡한 행동이 중앙 처리 장치 없이 달성될 수 있음을 보여주었다. 로봇은 음식 원천에 따라 다른 논리 연산을 수행할 수 있으며, 이것은 ECVS 단위의 공간적 및 순차적 배열을 통해 달성된다.

“박테리아는 화학 농도 변화에 대한 반응과 감지를 통해 영양소로 자율적으로 이동하는 화학 작용을 통해 이동할 수 있다”고 피컬은 말했다. “작은 로봇은 큰 배터리나 복잡한 컴퓨터를 携帯할 수 없기 때문에, 우리는 우리의 ECVS 기술이那种 종류의 행동을 복제할 수 있는지探索하고 싶었다.”

로봇 테스트

연구자들은 로봇을 알루미늄 표면에 đặt고, ECVS 단위를 구동할 수 있다. 그런 다음 그들은 “위험”을 추가하여 로봇과 금속 사이의 접촉을 끊었다. 실험에서, ECVS 단위는 로봇을 이동시키고 에너지丰富한 원천으로 탐색할 수 있었다.

“어떤 방식으로 보면,” 피컬은 말했다. “그들은 혀와 비슷하다. 둘 다 에너지를 감지하고 소화하는데 도움이 된다.”

연구팀이 사용한 하나의 위험은 절연 테이프의 곡선 경로였다. ECVS 단위를 반대쪽 바퀴에 연결함으로써, 로봇은 자율적으로 금속 레인을 따라갈 수 있었다. 예를 들어, 오른쪽의 ECVS는 레인이 왼쪽으로 구부러지면 먼저 전력을 잃게 되며, 이것은 로봇의 왼쪽 바퀴를 느리게 하여 위험으로부터 멀어지게 한다.

연구팀은 또한 점성 절연 젤을 위험으로 사용했으며, 로봇은 그것을 타고 가면서 천천히 닦아낼 수 있었다. 로봇의 설계는 이제 개선될 수 있으며, 연구자들은 ECVS가 무엇을 수집할 수 있는지 배우고, 이것을 로봇의 설계에 통합할 수 있다.

“ECVS 단위를 반대되는 모터에 연결하면 로봇이 싫어하는 표면을 피할 수 있다”고 피컬은 말했다. “그러나 ECVS 단위가 두 모터에 평행하게 연결되면, 그것은 ‘OR’ 게이트처럼 작동하여 한 전원 원천에서 발생하는 화학적 또는 물리적 변화를 무시한다.”

“우리는 이러한 종류의 연결을 통해 생물학적 선호도를 일치시킬 수 있다”고 그는 말했다. “위험하고 피할 필요가 있는 환경과, 불편하지만 필요한 경우 통과할 수 있는 환경을 구별하는 것이 중요하다.”

자율적이고 컴퓨터가 없는 로봇은 ECVS 기술이 발전함에 따라 더 복잡한 행동을 수행할 수 있을 것이며, 주변 환경은 ECVS 설계에서 중요한 역할을 할 것이다. 예를 들어, 작은 로봇은 위험하고狭い 환경을 탐색하기 위해 개발될 수 있다.

“우리가 다른 화학에 맞춘 다양한 ECVS를 가지고 있다면, 우리는 로봇을 개발할 수 있다. 로봇은 위험한 표면을 피하지만, 목표물이 방해하는 표면을 통과할 수 있다”고 피컬은 말했다.