금속을 먹는 로봇, 컴퓨터나 배터리 없이 금속 경로를 따라갈 수 있다

새로 개발된 ‘금속을 먹는’ 로봇은 컴퓨터나 배터리가 없이 금속 경로를 따라갈 수 있다. 로봇은 자율적으로 알루미늄 표면으로 이동하고 위험을 피할 수 있다. 이는 전원 공급 단위가 반대쪽 바퀴에 연결되어 있기 때문이다.

배터리는 로봇공학 분야에서 주요 장벽이다. 에너지가 많을수록 무게가 더 많이 증가한다. 이 무게는 로봇이 이동하기 위해 더 많은 에너지를 필요로 하며, 일부 전원 공급원은 일부 응용 프로그램에서 유용하지만, 더 일관된, 빠른, 지속 가능한 방법이 필요하다.

제임스 피컬은 펜실베니아 공과 대학의 기계 공학 및 응용 역학부의 조교수이다. 그는 현재 배터리 대신 환경적으로 제어되는 전압源, 즉 ECVS를 사용하여 새로운 기술을 개발하고 있다.

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

피컬은 자연에서 영감을 얻었으며, 특히 동물이 화학 결합을 형성하여 에너지의 원천으로 사용하는 방식을 연구했다. ‘뇌’가 없이도 새로운 ECVS 구동 로봇은 자신의 에너지 원천을 찾고 있다.

새로운 연구는 Advanced Intelligent Systems에 발표되었다.

피컬은 연구실 구성원인 민 왕과 유에 가오와 함께 연구를 진행했으며, ECVS 구동 로봇이 컴퓨터 없이 환경을 탐색할 수 있음을 보여주었다. 로봇의 왼쪽과 오른쪽 바퀴는 서로 다른 ECVS 단위에 의해 구동되며, 기본적인 탐색 및 수색 능력을 демонстри한다. 로봇은 자동으로 금속 표면으로 이동하고 ‘먹는다’.

연구는 여기서 끝나지 않았다. 더 복잡한 행동도 중앙 처리 장치 없이 달성할 수 있음을 보여주었다. 로봇은 에너지 원천에 따라 다양한 논리 연산을 수행할 수 있으며, 이는 ECVS 단위의 공간적 및 순차적 배치를 통해 달성된다.

“박테리아는 화학 농도 변화에 대한 반응을 통해 자율적으로 영양소로 이동할 수 있다.” 피컬은 말했다. “작은 로봇은 미생물과 유사한 제약을 가지며, 큰 배터리나 복잡한 컴퓨터를 携帯할 수 없으므로, 우리의 ECVS 기술이 이러한 행동을 복제할 수 있는지探索하고 싶었다.”

로봇 테스트

연구자들은 로봇을 알루미늄 표면에 đặt고, 전원 공급 단위를 구동할 수 있게 했다. 그런 다음 ‘위험’을 추가하여 로봇과 금속 사이의 접촉을 끊었다. 실험에서 ECVS 단위는 로봇을 이동시키고 에너지豊富한 원천으로导向할 수 있었다.

“어떤 방식으로든,” 피컬은 말했다. “그들은 혀와 유사하여 에너지를 감지하고 소화하는 데 도움이 된다.”

연구팀은 절연 테이프의 곡선 경로를 사용하여 로봇을 테스트했다. ECVS 단위를 반대쪽 바퀴에 연결함으로써 로봇은 자동으로 금속 경로를 따라갈 수 있었다. 예를 들어, 오른쪽 ECVS가 먼저 전력을 잃으면 로봇의 왼쪽 바퀴가 느려지고 위험을 피할 수 있다.

연구팀은 점성 절연 젤을 사용하여 로봇을 테스트했다. 로봇은 천천히 젤을 제거하고 위에 이동할 수 있었다. 로봇의 설계는 이제 개선될 수 있다. 연구자들은 ECVS가 무엇을 수집할 수 있는지 배우고, 이를 로봇의 설계에 통합할 수 있다.

“ECVS 단위를 반대쪽 모터에 연결하면 로봇이 원치 않는 표면을 피할 수 있다.” 피컬은 말했다. “그러나 ECVS 단위가 두 모터에 평행으로 연결되면 ‘OR’ 게이트처럼 작동하여 한쪽 전원 공급원에서 발생하는 화학적 또는 물리적 변화는 무시한다.”

“우리는 이러한 연결을 통해 생물학적 선호도를 일치시킬 수 있다.” 그는 말했다. “환경을 구분하는 것이 중요하다. 위험한 환경과 단순히 불편한 환경을 구분할 수 있어야 한다.”

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

“다른 화학성을 가진 다양한 ECVS를 개발할 수 있다면, 로봇이 위험한 표면을 피하고 목표를 향해 전진할 수 있다.” 피컬은 말했다.