Robô que come metal pode seguir caminho de metal sem computador ou bateria

Um robô “comedor de metal” recém-desenvolvido pode seguir um caminho de metal sem precisar de um computador ou bateria. O robô pode navegar autonomamente em direção a superfícies de alumínio e afastar-se de perigos graças às unidades de fornecimento de energia conectadas às rodas do lado oposto.

As baterias são uma das principais barreiras no campo da robótica. Quanto mais energia elas têm, mais pesadas são. Esse peso significa que o robô também precisa ter mais energia para se mover, e embora algumas fontes de energia, como painéis solares, sejam úteis em algumas aplicações, é necessário um método mais consistente, rápido e sustentável.

James Pikul é professor assistente no Departamento de Engenharia Mecânica e Mecânica Aplicada da Penn Engineering. Ele está desenvolvendo a nova tecnologia, confiando em uma fonte de voltagem controlada ambientalmente, ou ECVS, em vez de uma bateria.

Com uma ECVS, a energia é produzida quebrando e formando ligações químicas, e é capaz de manter o peso baixo encontrando as ligações químicas no ambiente do robô. A unidade ECVS catalisa uma reação de oxidação com o ar circundante quando entra em contato com uma superfície metálica, e é isso que alimenta o robô.

Pikul se inspirou na natureza, olhando especificamente para como os animais formam ligações químicas na forma de comida como fonte de energia. Mesmo sem um “cérebro”, esses novos robôs ECVS também estão procurando por sua fonte de alimento.

O novo estudo foi publicado em Advanced Intelligent Systems.

Pikul foi acompanhado por membros do laboratório Min Wang e Yue Gao, e a equipe demonstrou como os robôs alimentados por ECVS poderiam navegar no ambiente sem a necessidade de um computador. As rodas esquerda e direita do robô são alimentadas por unidades ECVS diferentes, e demonstram habilidades básicas de navegação e forrageamento à medida que o robô se move automaticamente em direção a e “come” superfícies metálicas.

O estudo não parou por aí, pois também demonstrou como comportamentos mais complexos poderiam ser alcançados sem um processador central. O robô pode realizar operações lógicas diferentes dependendo de sua fonte de alimento, o que é alcançado tendo arranjos espaciais e sequenciais diferentes das unidades ECVS.

“As bactérias são capazes de navegar autonomamente em direção a nutrientes por meio de um processo chamado quimiotaxia, onde elas sentem e respondem a mudanças nas concentrações químicas”, diz Pikul. “Os pequenos robôs têm restrições semelhantes às dos microrganismos, pois não podem carregar baterias grandes ou computadores complicados, então queríamos explorar como nossa tecnologia ECVS poderia replicar esse tipo de comportamento”.

Testando o Robô

Os pesquisadores testaram o novo robô colocando-o em uma superfície de alumínio que pode alimentar suas unidades ECVS, e então adicionaram “perigos” que quebrariam o contato entre o robô e o metal. Nos experimentos, as unidades ECVS foram capazes de mover o robô e navegar em direção a fontes ricas em energia.

“De certa forma”, diz Pikul, “eles são como uma língua, pois ambos sentem e ajudam a digerir energia”.

Um dos perigos usados pela equipe foi um caminho curvo de fita isolante, e conectando as unidades ECVS às rodas do lado oposto, o robô pôde seguir autonomamente a faixa de metal entre duas linhas de fita. Por exemplo, a ECVS da direita perderia energia primeiro se a faixa curvasse para a esquerda, o que faria as rodas esquerdas do robô desacelerarem e se afastarem do perigo.

A equipe também usou um gel isolante viscoso como perigo, e o robô foi capaz de limpá-lo lentamente enquanto o atravessava. O design do robô agora pode ser melhorado à medida que os pesquisadores aprendem o que as ECVS podem capturar, e esses podem ser incorporados ao design do robô.

“Conectar as unidades ECVS a motores opostos permite que o robô evite superfícies que não gosta”, diz Pikul. “Mas quando as unidades ECVS estão em paralelo com ambos os motores, elas operam como um ‘porta OR’, no sentido de que ignoram mudanças químicas ou físicas que ocorrem sob apenas uma fonte de energia”.

“Podemos usar esse tipo de conexão para corresponder a preferências biológicas”, diz ele. “É importante ser capaz de distinguir entre ambientes que são perigosos e precisam ser evitados, e aqueles que são apenas inconvenientes e podem ser passados se necessário”.

Os robôs autônomos e sem computador serão capazes de realizar comportamentos mais complexos à medida que a tecnologia ECVS evolui, e o ambiente circundante desempenhará um papel importante no design da ECVS. Por exemplo, robôs pequenos poderiam ser desenvolvidos para navegar em ambientes perigosos e apertados.

“Se tivermos ECVS diferentes sintonizadas para químicas diferentes, podemos ter robôs que evitam superfícies perigosas, mas passam por aquelas que estão no caminho de um objetivo”, diz Pikul.