Lorsqu’il s’agit d’alimenter des robots mobiles, les batteries présentent un paradoxe problématique : additionally elles contiennent d’énergie, moreover elles pèsent et donc furthermore le robot a besoin d’énergie pour se déplacer. Les récupérateurs d’énergie, comme les panneaux solaires, peuvent fonctionner pour certaines apps, mais ils ne fournissent pas d’énergie assez rapidement ou régulièrement pour des déplacements soutenus.



James Pikul, professeur adjoint au département de génie mécanique et de mécanique appliquée de Penn Engineering, développe une technologie de robotisation qui a le meilleur des deux mondes. Sa source de stress contrôlée par l’environnement, ou ECVS, fonctionne comme une batterie, en ce que l’énergie est produite en cassant et en formant à plusieurs reprises des liaisons chimiques, mais elle échappe au paradoxe du poids en trouvant ces liaisons chimiques dans l’environnement du robot, comme une moissonneuse-batteuse. En speak to avec une surface area métallique, une unité ECVS catalyse une réaction d’oxydation avec l’air environnant, alimentant le robot avec les électrons libérés.

L’approche de Pikul a été inspirée par la façon dont les animaux se nourrissent en recherchant des liaisons chimiques sous forme de nourriture. Et comme un uncomplicated organisme, ces robots alimentés par ECVS sont désormais capables de rechercher leurs propres resources de nourriture malgré l’absence de « cerveau ».



Dans une nouvelle étude publiée sous forme d’article Editor’s Choice dans Advanced Clever Methods, Pikul, avec les membres du laboratoire Min Wang et Yue Gao, démontrent un robotic à roues able de naviguer dans son environnement sans ordinateur. En ayant les roues gauche et droite du robot alimentées par différentes unités ECVS, elles montrent une forme rudimentaire de navigation et de recherche de nourriture, où le robotic se dirigera automatiquement vers des surfaces métalliques qu’il peut « manger ».

Même sans cerveau, les robots mangeurs de métaux peuvent rechercher de la nourriture

Leur étude décrit également des comportements in addition complexes qui peuvent être obtenus sans processeur central. Avec différents agencements spatiaux et séquentiels des unités ECVS, un robotic peut effectuer une variété d’opérations logiques basées sur la présence ou l’absence de sa resource de nourriture.

« Les bactéries sont capables de naviguer de manière autonome vers les nutriments grâce à un processus appelé chimiotaxie, où elles détectent et réagissent aux changements de concentrations chimiques », explique Pikul. « Les petits robots ont des contraintes similaires à celles des micro-organismes, auto ils ne peuvent pas transporter de grosses batteries ou des ordinateurs compliqués, nous voulions donc explorer comment notre technologie ECVS pourrait reproduire ce sort de comportement. »

Dans les expériences des chercheurs, ils ont placé leur robot sur des surfaces en aluminium capables d’alimenter ses unités ECVS. En ajoutant des « dangers » qui empêcheraient le robot d’entrer en call avec le métal, ils ont montré comment les unités ECVS pouvaient à la fois faire bouger le robotic et le diriger vers des sources moreover riches en énergie.

« À certains égards », dit Pikul, « ils sont comme une langue en ce sens qu’ils ressentent et aident à digérer l’énergie ». Les chercheurs ont montré que le robotic suivrait de manière autonome la voie métallique entre deux lignes de ruban si ses unités EVCS étaient câblées aux roues du côté opposé. Si la voie se courbait vers la gauche, par exemple, l’ECVS sur le côté droit du robotic commencerait à perdre de la puissance en premier, ralentissant les roues gauches du robot et l’amenant à se détourner du threat.

Un autre threat se présentait sous la forme d’un gel isolant visqueux, que le robotic pouvait progressivement essuyer en passant dessus. Étant donné que l’épaisseur du gel était directement liée à la quantité d’énergie que les unités ECVS du robot pouvaient tirer du métal situé en dessous, les chercheurs ont pu montrer que le rayon de braquage du robot était practical à ce type de sign environnemental.

En comprenant les sorts d’indices que les unités ECVS peuvent capter, les chercheurs peuvent concevoir différentes façons de les intégrer dans la conception d’un robotic afin d’obtenir le type de navigation souhaité.

« Le câblage des unités ECVS à des moteurs opposés permet au robotic d’éviter les surfaces qu’il n’aime pas », explique Pikul. « Mais lorsque les unités ECVS sont en parallèle avec les deux moteurs, elles fonctionnent comme une porte » OU « , en ce sens qu’elles ignorent les changements chimiques ou physiques qui se produisent sous une seule supply d’alimentation. »

« Nous pouvons utiliser ce style de câblage pour correspondre aux préférences biologiques », dit-il. « Il est crucial de pouvoir faire la différence entre les environnements qui sont dangereux et doivent être évités, et ceux qui sont tout simplement peu pratiques et peuvent être traversés si nécessaire. »

Au fur et à mesure que la technologie ECVS évolue, ils peuvent être utilisés pour programmer des comportements encore plus compliqués et réactifs dans des robots autonomes et sans ordinateur. En adaptant la conception de l’ECVS à l’environnement dans lequel un robot doit fonctionner, Pikul envisage de minuscules robots qui rampent à travers les décombres ou d’autres environnements dangereux, acheminant les capteurs vers des endroits critiques tout en se préservant.

« Si nous avons différents ECVS qui sont réglés sur différentes chimies, nous pouvons avoir des robots qui évitent les surfaces qui sont dangereuses, mais alimentent celles qui font impediment à un objectif », dit Pikul.