即使没有大脑,饮食机器人也可以搜索食物

宾夕法尼亚州工程的金属饮食机器人可以在不使用计算机或需要电池的情况下遵循金属路径。通过将供电单元布线到另一侧的车轮,机器人自动地远离带和朝向铝表面导航。
信誉:宾夕法尼亚大学

谈到移动机器人的供电时,电池存在有问题的悖论:它们所包含的能量越多,它们的重量越多,因此机器人需要移动的能量越多。像太阳能电池板一样的能量收割机可能适用于某些应用,但它们不会快速或一致地提供足够的电力以进行持续旅行。

宾夕法尼亚州机械工程系和应用力学系助理教授James Pikul正在开发拥有世界上最好的机器人动力技术。他的环保电压源或ECV(如电池)工作,因为通过反复破碎和形成化学键,因此通过在机器人环境中找到这些化学键,如收割机,因此通过在收割机上找到重量悖论来产生能量。在与金属表面接触时,ECVS单元催化与周围空气的氧化反应,用释放电子向机器人提供动力。

Pikul的方法受到动物如何通过觅食的化学键来动力的灵感。和一个简单的有机体,这些ECVS动力的机器人现在能够寻找自己的食物来源,尽管缺乏“大脑”。

在作为编辑选择文章的新研究中先进的智能系统,Pikul以及Lab成员Min Wang and Yue Gao,展示了一个可以在没有计算机的情况下导航其环境的轮式机器人。通过使用不同ECVS单元的机器人的左右轮,它们显示出导航和觅食的基本形式,其中机器人将自动转向金属表面,它可以“吃掉”。

他们的研究还概述了可以在没有中央处理器的情况下实现的更复杂的行为。通过ECVS单元的不同空间和顺序布置,机器人可以根据其食物来源的存在或不存在来执行各种逻辑运算。

“细菌能够通过称为趋化性的过程来自主地导航营养成分,在那里他们感觉和反应化学浓度的变化,”Pikul说。“小型机器人对微生物具有类似的限制,因为他们无法携带大电池或复杂的计算机,因此我们希望探索我们的ECVS技术如何复制这种行为。”

在研究人员的实验中,它们将其机器人放在能够为其ECVS单元提供供电的铝表面上。通过添加“危险”,这将阻止机器人与金属接触,他们展示了ECVS单位如何让机器人移动并导航其朝向更丰富的能量源。

“在某种程度上,”Pikul说:“他们就像一个舌头,因为他们都是有道感和帮助消化能量。”

一种危险是绝缘带的弯曲路径。研究人员表明,如果其EVCS单元连接到在另一侧的轮子上,机器人将自动遵循两条磁带之间的金属通道。例如,如果车道弯曲到左侧,例如,机器人右侧的ECVS将首先开始失去功率,减慢机器人的左轮并导致它转向危险。

另一个危险采用粘性绝缘凝胶的形式,该机器人可以通过驱动它逐渐擦拭。由于凝胶的厚度与机器人的ECVS单元可以从其下面的金属汲取的电量直接相关,因此研究人员能够表明机器人的转向半径对该环境信号的转弯半径响应。

通过了解CUES ECVS单位的类型可以接收,研究人员可以设计将它们结合到机器人设计中的不同方式,以便实现所需的导航类型。

“将ECVS单元连接到对电动机允许机器人避免他们不喜欢的表面,”Pikul说。“但是当ECVS单元与两个电机都平行时,它们像”或“门一样运行,因为它们忽略了仅在一个电源下发生的化学或物理变化。”

“我们可以使用这种布线来匹配生物偏好,”他说。“能够讲述危险的环境之间的差异是很重要的,并且需要避免的环境之间,并且在必要时可以通过它。”

随着ECVS技术的发展,它们可用于在自主,无电子机器人中编程更复杂和响应的行为。通过将ECVS设计与机器人所需的环境相匹配,Pikul设想了通过瓦砾或其他危险环境爬行的微小机器人,在保留自己的同时将传感器变为关键位置。

“如果我们有不同的ECV,我们可以调整不同的化学物质,我们可以拥有避免危险的表面的机器人,而是通过妨碍妨碍客观方式的电力,”Pikul说。

媒体联系人

Evan Lerner.
宾夕法尼亚大学

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