Robot Ăn Kim Loại Có Thể Đi Theo Đường Kim Loại Không Cần Máy Tính Hay Pin

Một con robot “ăn kim loại” mới được phát triển có thể đi theo đường kim loại mà không cần máy tính hay pin. Con robot này có thể tự động điều hướng về phía bề mặt nhôm và tránh các nguy hiểm nhờ các đơn vị cung cấp năng lượng được kết nối với bánh xe ở phía đối diện.

Pin là một trong những rào cản chính trong lĩnh vực robot. Pin càng nhiều năng lượng, trọng lượng càng nặng. Trọng lượng này có nghĩa là con robot cũng cần nhiều năng lượng hơn để di chuyển, và trong khi một số nguồn năng lượng như pin mặt trời có thể hữu ích trong một số ứng dụng, vẫn cần một cách cung cấp năng lượng nhất quán, nhanh chóng và bền vững hơn.

James Pikul là giáo sư trợ lý tại Bộ Cơ khí và Cơ học Ứng dụng của Đại học Penn. Ông đang phát triển công nghệ mới này bằng cách dựa vào nguồn điện áp được kiểm soát môi trường, hoặc ECVS, thay vì pin.

Với ECVS, năng lượng được tạo ra bằng cách phá vỡ và hình thành các liên kết hóa học, và nó có thể giữ trọng lượng thấp bằng cách tìm kiếm các liên kết hóa học trong môi trường của con robot. Đơn vị ECVS xúc tác phản ứng oxy hóa với không khí xung quanh khi nó tiếp xúc với bề mặt kim loại, và đây là điều powers con robot.

Pikul đã lấy cảm hứng từ tự nhiên, đặc biệt là cách động vật tạo ra các liên kết hóa học dưới dạng thức ăn như một nguồn năng lượng. Ngay cả khi không có “bộ não”, những con robot ECVS mới này cũng đang tìm kiếm nguồn thức ăn của chúng.

Nghiên cứu mới này đã được công bố trên Advanced Intelligent Systems.

Pikul đã được tham gia bởi các thành viên trong phòng thí nghiệm Min Wang và Yue Gao, và nhóm đã chứng minh cách các con robot ECVS có thể điều hướng môi trường mà không cần máy tính. Bánh xe trái và phải của con robot được cung cấp năng lượng bởi các đơn vị ECVS khác nhau, và chúng chứng minh khả năng điều hướng và tìm kiếm cơ bản khi con robot tự động di chuyển về phía và “ăn” bề mặt kim loại.

Nghiên cứu không chỉ dừng lại ở đó, mà còn chứng minh cách hành vi phức tạp hơn có thể được thực hiện mà không cần bộ xử lý trung tâm. Con robot có thể thực hiện các hoạt động logic khác nhau tùy thuộc vào nguồn thức ăn của nó, điều này được thực hiện bằng cách có các sắp xếp không gian và tuần tự khác nhau của các đơn vị ECVS.

“Vi khuẩn có thể tự động điều hướng về phía chất dinh dưỡng thông qua quá trình hóa học, nơi chúng cảm nhận và phản ứng với sự thay đổi nồng độ hóa học,” Pikul nói. “Các con robot nhỏ có các hạn chế tương tự như vi sinh vật, vì chúng không thể mang pin lớn hoặc máy tính phức tạp, vì vậy chúng tôi muốn khám phá cách công nghệ ECVS của chúng tôi có thể nhân bản hành vi đó.”

Thử Nghiệm Con Robot

Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm con robot mới này bằng cách đặt nó trên bề mặt nhôm có thể cung cấp năng lượng cho các đơn vị ECVS của nó, và sau đó họ thêm “nguy hiểm” sẽ phá vỡ liên kết giữa con robot và kim loại. Trong các thí nghiệm, các đơn vị ECVS đã có thể di chuyển con robot và điều hướng nó về phía nguồn năng lượng phong phú.

“Trong một số cách,” Pikul nói, “chúng giống như một chiếc lưỡi trong đó chúng cả cảm nhận và giúp tiêu hóa năng lượng.”

Một trong những nguy hiểm được nhóm sử dụng là một đường cong của băng cách điện, và bằng cách kết nối các đơn vị ECVS với bánh xe ở phía đối diện, con robot có thể tự động đi theo đường kim loại giữa hai đường băng. Ví dụ, ECVS ở bên phải sẽ mất năng lượng đầu tiên nếu đường cong sang trái, điều này khiến bánh xe trái của con robot chậm lại và di chuyển tránh nguy hiểm.

Nhóm cũng sử dụng một loại gel cách điện nhớt như một nguy hiểm, và con robot có thể từ từ lau sạch nó trong khi di chuyển qua nó. Thiết kế của con robot có thể được cải thiện khi các nhà nghiên cứu học được những gì ECVS có thể thu thập, và những điều này có thể được kết hợp vào thiết kế của nó.

“Kết nối các đơn vị ECVS với động cơ đối diện cho phép con robot tránh các bề mặt mà chúng không thích,” Pikul nói. “Nhưng khi các đơn vị ECVS được kết nối song song với cả hai động cơ, chúng hoạt động như một cổng ‘OR’, trong đó chúng bỏ qua các thay đổi hóa học hoặc vật lý xảy ra dưới một nguồn năng lượng duy nhất.”

“Chúng tôi có thể sử dụng loại kết nối này để phù hợp với sở thích sinh học,” ông nói. “Điều quan trọng là phải có thể phân biệt giữa môi trường nguy hiểm và cần tránh, và những môi trường chỉ gây bất tiện và có thể được đi qua nếu cần thiết.”

Các con robot tự động và không cần máy tính sẽ có thể thực hiện các hành vi phức tạp hơn khi công nghệ ECVS phát triển, và môi trường xung quanh sẽ đóng vai trò quan trọng trong thiết kế ECVS. Ví dụ, các con robot nhỏ có thể được phát triển để điều hướng môi trường nguy hiểm và chật hẹp.

“Nếu chúng tôi có các ECVS khác nhau được điều chỉnh cho các hóa học khác nhau, chúng tôi có thể có các con robot tránh các bề mặt nguy hiểm, nhưng vẫn có thể đi qua những bề mặt đứng trên đường đến mục tiêu,” Pikul nói.