Il robot mangia-metallo può seguire il percorso del metallo senza computer o batteria
Un robot “mangia-metalli” di nuova concezione può seguire un percorso di metallo senza bisogno di un computer o di una batteria. Il robot può navigare autonomamente verso superfici in alluminio e lontano dai pericoli grazie alle unità di alimentazione cablate alle ruote sul lato opposto.
Le batterie sono una delle principali barriere nel campo della robotica. Più energia hanno, più pesante è il peso. Questo peso significa che il robot deve anche avere più energia per muoversi e, sebbene alcune fonti di alimentazione come i pannelli solari siano utili in alcune applicazioni, deve esserci un modo più coerente, veloce e sostenibile.
James Pikul è un assistente professore presso il Dipartimento di ingegneria meccanica e meccanica applicata della Penn Engineering. Attualmente sta sviluppando la nuova tecnologia facendo affidamento su una fonte di tensione controllata dall’ambiente, o ECVS, invece di una batteria.
Con un ECVS, l’energia viene prodotta rompendo e formando legami chimici ed è in grado di mantenere basso il peso trovando i legami chimici nell’ambiente del robot. L’unità ECVS catalizza una reazione di ossidazione con l’aria circostante quando viene a contatto con una superficie metallica, e questo è ciò che alimenta il robot.
Pikul si è ispirato alla natura, osservando in particolare il modo in cui gli animali forgiano legami chimici sotto forma di cibo come fonte di potere. Anche senza un “cervello”, questi nuovi robot alimentati da ECVS stanno anche cercando la loro fonte di cibo.
Il nuovo studio è stato pubblicato su Advanced Intelligent Systems .
Pikul è stato raggiunto dai membri del laboratorio Min Wang e Yue Gao e il team ha dimostrato come i robot alimentati da ECVS potrebbero navigare nell’ambiente senza la necessità di un computer. Le ruote sinistra e destra del robot sono alimentate da diverse unità ECVS e dimostrano abilità di navigazione e di foraggiamento di base mentre il robot si sposta automaticamente verso superfici metalliche e “mangia”.
Lo studio non si è fermato qui, ma ha anche dimostrato come si potrebbe ottenere un comportamento più complicato senza un processore centrale. Il robot può eseguire diverse operazioni logiche a seconda della sua fonte di cibo, che si ottiene avendo diverse disposizioni spaziali e sequenziali delle unità ECVS.
“I batteri sono in grado di navigare autonomamente verso i nutrienti attraverso un processo chiamato chemiotassi, dove percepiscono e rispondono ai cambiamenti nelle concentrazioni chimiche”, dice Pikul. “I piccoli robot hanno vincoli simili ai microrganismi, dal momento che non possono trasportare grandi batterie o computer complicati, quindi abbiamo voluto esplorare come la nostra tecnologia ECVS potrebbe replicare quel tipo di comportamento”.
Testare il robot
I ricercatori hanno testato il nuovo robot posizionandolo su una superficie di alluminio che può alimentare le sue unità ECVS, e poi hanno aggiunto “pericoli” che avrebbero interrotto il contatto tra il robot e il metallo. Negli esperimenti, le unità ECVS sono state in grado di spostare il robot e guidarlo verso fonti ricche di energia.
“In un certo senso”, dice Pikul, “sono come una lingua in quanto percepiscono e aiutano a digerire l’energia.”
Uno dei pericoli utilizzati dal team era un percorso curvo di nastro isolante e, collegando le unità ECVS alle ruote sul lato opposto, il robot poteva seguire autonomamente la corsia metallica tra due linee di nastro. Ad esempio, l’ECVS a destra perderebbe potenza per primo se la corsia curvasse a sinistra, il che fa rallentare le ruote di sinistra del robot e allontanarsi dal pericolo.
Il team ha anche utilizzato un gel isolante viscoso come pericolo e il robot è stato in grado di rimuoverlo lentamente mentre ci guidava sopra. Il design del robot può ora essere migliorato man mano che i ricercatori apprendono cosa può raccogliere l’ECVS e questi possono essere incorporati nel design di esso.
“Il cablaggio delle unità ECVS a motori opposti consente al robot di evitare le superfici che non gli piacciono”, afferma Pikul. “Ma quando le unità ECVS sono in parallelo a entrambi i motori, funzionano come un cancello” OR “, in quanto ignorano i cambiamenti chimici o fisici che si verificano con una sola fonte di alimentazione.”
“Possiamo usare questo tipo di cablaggio per abbinare le preferenze biologiche”, dice. “È importante essere in grado di distinguere tra ambienti pericolosi e che devono essere evitati e quelli che sono solo scomodi e possono essere attraversati se necessario”.
I robot autonomi e senza computer saranno in grado di intraprendere comportamenti più complessi man mano che la tecnologia ECVS si evolve e l’ambiente circostante giocherà un ruolo importante nella progettazione ECVS. Ad esempio, potrebbero essere sviluppati minuscoli robot per navigare in ambienti pericolosi e angusti.
“Se abbiamo ECVS diversi che sono sintonizzati su chimiche diverse, possiamo avere robot che evitano le superfici pericolose, ma alimentano quelle che ostacolano un obiettivo”, dice Pikul.
