Robotul care mănâncă metal poate urma o cale metalică fără calculator sau baterie

Un robot “care mănâncă metal” nou dezvoltat poate urma o cale metalică fără a avea nevoie de un calculator sau baterie. Robotul poate naviga autonom către suprafețe de aluminiu și departe de pericole, datorită unităților de alimentare care sunt conectate la roți pe partea opusă.

Bateriile sunt una dintre principalele bariere în domeniul roboticii. Cu cât au mai multă energie, cu atât sunt mai grele. Această greutate înseamnă că robotul trebuie să aibă și mai multă energie pentru a se deplasa, iar în timp ce unele surse de putere, cum ar fi panourile solare, sunt utile în anumite aplicații, este nevoie de o metodă mai consistentă, rapidă și durabilă.

James Pikul este asistent profesor în Departamentul de Inginerie Mecanică și Mecanică Aplicată de la Universitatea din Pennsylvania. El dezvoltă în prezent o nouă tehnologie, bazându-se pe o sursă de tensiune controlată de mediu, sau ECVS, în loc de o baterie.

Cu o ECVS, energia este produsă prin ruperea și formarea legăturilor chimice, și poate menține greutatea redusă prin găsirea legăturilor chimice din mediul robotului. Unitatea ECVS catalizează o reacție de oxidare cu aerul din jur atunci când vine în contact cu o suprafață metalică, și acesta este ceea ce alimentează robotul.

Pikul a găsit inspirație în natură, privind în special la modul în care animalele formează legături chimice sub formă de hrană ca sursă de putere. Chiar și fără un “creier”, acești noi roboți cu ECVS sunt, de asemenea, în căutarea sursei lor de hrană.

Noua studiu a fost publicată în Advanced Intelligent Systems.

Pikul a fost alături de membrii laboratorului Min Wang și Yue Gao, și echipa a demonstrat cum roboții cu ECVS pot naviga prin mediu fără a avea nevoie de un calculator. Roțile stânga și dreapta ale robotului sunt alimentate de unități ECVS diferite, și demonstrează abilități de bază de navigare și căutare, pe măsură ce robotul se deplasează automat către și “mănâncă” suprafețe metalice.

Studiul nu s-a oprit aici, deoarece a demonstrat, de asemenea, cum se pot obține comportamente mai complicate fără a avea nevoie de un procesor central. Robotul poate efectua diferite operații logice, în funcție de sursa sa de hrană, ceea ce se realizează prin aranjarea spațială și secvențială a unităților ECVS.

“Bacteriile sunt capabile să navigheze autonom către substanțe nutritive printr-un proces numit chemotaxie, în care ele simt și răspund la schimbări în concentrația chimică,” spune Pikul. “Roboții mici au constrângeri similare cu microorganismele, deoarece nu pot transporta baterii mari sau calculatoare complicate, așa că am vrut să explorăm cum tehnologia noastră ECVS poate replica acest tip de comportament.”

Testarea robotului

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

“În unele moduri,” spune Pikul, “ele sunt ca o limbă, deoarece ambele simt și ajută la digestia energiei.”

Una dintre pericolele utilizate de echipă a fost o cale curbă de bandă izolantă, și prin conectarea unităților ECVS la roțile de pe partea opusă, robotul a putut urma autonom calea metalică dintre două linii de bandă. De exemplu, ECVS de pe partea dreapta ar fi pierdut puterea prima dată dacă calea s-ar fi curbat spre stânga, ceea ce ar fi făcut ca roțile stânga ale robotului să încetinească și să se îndepărteze de pericol.

Echipa a utilizat, de asemenea, un gel izolant vâscos ca pericol, și robotul a fost capabil să îl șteargă încet în timp ce se deplasa peste el. Proiectarea robotului poate fi îmbunătățită acum, pe măsură ce cercetătorii învață ce poate detecta ECVS, și acestea pot fi integrate în proiectarea sa.

“Conectarea unităților ECVS la motoarele opuse permite robotului să evite suprafețele pe care nu le place,” spune Pikul. “Dar atunci când unitățile ECVS sunt conectate în paralel cu ambele motoare, ele funcționează ca o “poartă OR”, în sensul că ignoră schimbările chimice sau fizice care apar sub o singură sursă de putere.”

“Putem utiliza acest tip de conectare pentru a potrivi preferințele biologice,” spune el. “Este important să putem face distincția între medii care sunt periculoase și care trebuie evitate, și cele care sunt doar inconvenabile și pot fi traversate dacă este necesar.”

Roboții autonomi și fără calculator vor putea efectua comportamente mai complexe pe măsură ce tehnologia ECVS evoluează, și mediul înconjurător va juca un rol important în proiectarea ECVS. De exemplu, roboți mici pot fi dezvoltați pentru a naviga prin medii periculoase și înguste.

“Dacă avem ECVS diferite care sunt ajustate la chimii diferite, putem avea roboți care evită suprafețele periculoase, dar trec prin cele care stau în calea unui obiectiv,” spune Pikul.