Robotul care mănâncă metale poate urma calea metalelor fără computer sau baterie

Un robot nou dezvoltat „mâncător de metale” poate urma o cale de metal fără a fi nevoie de un computer sau baterie. Robotul poate naviga în mod autonom către suprafețele din aluminiu și departe de pericole datorită unităților de alimentare care sunt conectate la roțile de pe partea opusă.

Bateriile sunt una dintre barierele majore în domeniul roboticii. Cu cât au mai multă energie, cu atât greutatea este mai mare. Această greutate înseamnă că robotul trebuie să aibă, de asemenea, mai multă energie pentru a se mișca și, în timp ce unele surse de energie, cum ar fi panourile solare, sunt utile în unele aplicații, trebuie să existe un mod mai consistent, mai rapid și mai durabil.

James Pikul este profesor asistent la Departamentul de Inginerie Mecanică și Mecanică Aplicată al Penn Engineering. În prezent, el dezvoltă noua tehnologie bazându-se pe o sursă de tensiune controlată de mediu, sau ECVS, în loc de o baterie.

Cu un ECVS, energia este produsă prin ruperea și formarea legăturilor chimice și este capabilă să mențină greutatea în jos prin găsirea legăturilor chimice în mediul robotului. Unitatea ECVS catalizează o reacție de oxidare cu aerul înconjurător atunci când acesta intră în contact cu o suprafață metalică și acesta este ceea ce alimentează robotul. 

Pikul s-a inspirat din natură, uitându-se în special la modul în care animalele formează legături chimice sub formă de hrană ca sursă de putere. Chiar și fără „creier”, acești noi roboți alimentați de ECVS își caută și sursa de hrană.

Noul studiu a fost publicat în Sisteme inteligente avansate. 

Pikul a fost alăturat de membrii laboratorului Min Wang și Yue Gao, iar echipa a demonstrat cum roboții alimentați de ECVS ar putea naviga în mediul înconjurător fără a avea nevoie de un computer. Roțile din stânga și din dreapta ale robotului sunt alimentate de diferite unități ECVS și demonstrează abilități de bază de navigare și de căutare a hranei pe măsură ce robotul se deplasează automat spre suprafețele metalice și „mâncă”.

Studiul nu s-a oprit doar aici, deoarece a demonstrat, de asemenea, cât de complicat poate fi obținut fără un procesor central. Robotul poate efectua diferite operații logice în funcție de sursa sa de hrană, ceea ce se realizează prin aranjamente spațiale și secvențiale diferite ale unităților ECVS.

„Bacteriile sunt capabile să navigheze în mod autonom către nutrienți printr-un proces numit chemotaxie, în care simt și răspund la schimbările concentrațiilor chimice”, spune Pikul. „Roboții mici au constrângeri similare cu microorganismele, deoarece nu pot transporta baterii mari sau computere complicate, așa că am vrut să explorăm modul în care tehnologia noastră ECVS ar putea reproduce acest tip de comportament.”

Testarea robotului

Cercetătorii au testat noul robot plasându-l pe o suprafață de aluminiu care poate alimenta unitățile sale ECVS și apoi au adăugat „pericole” care ar rupe contactul dintre robot și metal. În experimente, unitățile ECVS au putut să miște robotul și să-l navigheze către surse bogate în energie.

„Într-un fel”, spune Pikul, „sunt ca o limbă, în sensul că amândoi simt și ajută la digerarea energiei.”

Unul dintre pericolele folosite de echipă a fost o cale curbată a benzii izolatoare, iar prin cablarea unităților ECVS la roțile de pe partea opusă, robotul a putut urmări în mod autonom banda metalică între două linii de bandă. De exemplu, ECVS din dreapta ar pierde mai întâi puterea dacă banda s-ar curba spre stânga, ceea ce face ca roțile din stânga robotului să încetinească și să se îndepărteze de pericol.

Echipa a folosit, de asemenea, un gel izolator vâscos ca pericol, iar robotul a reușit să-l ștergă încet în timp ce conducea peste el. Designul robotului poate fi acum îmbunătățit, pe măsură ce cercetătorii învață ce poate înțelege ECVS și acestea pot fi încorporate în designul acestuia. 

„Cablarea unităților ECVS la motoarele opuse permite robotului să evite suprafețele care nu le plac”, spune Pikul. „Dar atunci când unitățile ECVS sunt în paralel cu ambele motoare, ele funcționează ca o poartă „SAU”, în sensul că ignoră modificările chimice sau fizice care apar sub o singură sursă de alimentare.”

„Putem folosi acest tip de cablare pentru a se potrivi preferințelor biologice”, spune el. „Este important să putem face diferența dintre mediile care sunt periculoase și care trebuie evitate și cele care sunt pur și simplu incomode și care pot fi trecute dacă este necesar.”

Roboții autonomi și fără computer vor fi capabili să adopte comportamente mai complexe pe măsură ce tehnologia ECVS evoluează, iar mediul înconjurător va juca un rol important în proiectarea ECVS. De exemplu, roboți mici ar putea fi dezvoltați pentru a naviga în medii periculoase și strâmte.

„Dacă avem ECVS diferite care sunt adaptate la diferite chimii, putem avea roboți care evită suprafețele periculoase, dar care pot trece prin altele care stau în calea unui obiectiv”, spune Pikul.