Un robot ‘comemetal’ recientemente desarrollado puede seguir un camino de metal sin necesidad de una computadora o batería. El robot puede navegar de forma autónoma hacia superficies de aluminio y alejarse de los peligros gracias a que las unidades de suministro de energía están conectadas a las ruedas del lado opuesto.
Las baterías son una de las principales barreras en el campo de la robótica. Cuanta más energía tienen, más pesado es el peso. Este peso significa que el robot también debe tener más energía para moverse y, si bien algunas fuentes de energía, como los paneles solares, son útiles en algunas aplicaciones, debe haber una forma más consistente, rápida y sostenible.
James Pikul es profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecánica Aplicada de Penn Engineering. Actualmente está desarrollando la nueva tecnología basándose en una fuente de voltaje ambientalmente controlada, o ECVS, en lugar de una batería.
Con un ECVS, la energía se produce rompiendo y formando enlaces químicos, y es capaz de mantener el peso bajo al encontrar los enlaces químicos en el entorno del robot. La unidad ECVS cataliza una reacción de oxidación con el aire circundante cuando entra en contacto con una superficie metálica, y esto es lo que impulsa al robot.
Pikul se inspiró en la naturaleza, específicamente observando cómo los animales forjan enlaces químicos en forma de alimentos como fuente de poder. Incluso sin un «cerebro», estos nuevos robots impulsados por ECVS también están buscando su fuente de alimento.
El nuevo estudio fue publicado en Sistemas Inteligentes Avanzados.
A Pikul se unieron los miembros del laboratorio Min Wang y Yue Gao, y el equipo demostró cómo los robots con tecnología ECVS podían navegar por el entorno sin necesidad de una computadora. Las ruedas izquierda y derecha del robot funcionan con diferentes unidades ECVS y demuestran habilidades básicas de navegación y búsqueda de alimento a medida que el robot se mueve automáticamente hacia superficies metálicas y las «come».
El estudio no solo se detuvo allí, ya que también demostró cómo se puede lograr un comportamiento más complicado sin un procesador central. El robot puede realizar diferentes operaciones lógicas dependiendo de su fuente de alimento, lo que se logra al tener diferentes arreglos espaciales y secuenciales de las unidades ECVS.
«Las bacterias pueden navegar de forma autónoma hacia los nutrientes a través de un proceso llamado quimiotaxis, donde detectan y responden a los cambios en las concentraciones químicas», dice Pikul. “Los robots pequeños tienen limitaciones similares a las de los microorganismos, ya que no pueden transportar baterías grandes ni computadoras complicadas, por lo que queríamos explorar cómo nuestra tecnología ECVS podría replicar ese tipo de comportamiento”.
probando el robot
Los investigadores probaron el nuevo robot colocándolo sobre una superficie de aluminio que puede alimentar sus unidades ECVS, y luego agregaron «peligros» que romperían el contacto entre el robot y el metal. En los experimentos, las unidades ECVS pudieron mover el robot y navegarlo hacia fuentes ricas en energía.
«De alguna manera», dice Pikul, «son como una lengua, ya que sienten y ayudan a digerir la energía».
Uno de los peligros utilizados por el equipo fue un camino curvo de cinta aislante y, al conectar las unidades ECVS a las ruedas del lado opuesto, el robot pudo seguir de forma autónoma el carril de metal entre dos líneas de cinta. Por ejemplo, el ECVS de la derecha perdería potencia primero si el carril se curva hacia la izquierda, lo que hace que las ruedas izquierdas del robot disminuyan la velocidad y se alejen del peligro.
El equipo también usó un gel aislante viscoso como peligro, y el robot pudo limpiarlo lentamente mientras conducía sobre él. El diseño del robot ahora se puede mejorar a medida que los investigadores aprenden lo que el ECVS puede captar, y esto se puede incorporar en el diseño del mismo.
“Conectar las unidades ECVS a motores opuestos permite que el robot evite las superficies que no le gustan”, dice Pikul. “Pero cuando las unidades ECVS están en paralelo con ambos motores, funcionan como una puerta ‘O’, ya que ignoran los cambios químicos o físicos que ocurren bajo una sola fuente de energía”.
«Podemos usar este tipo de cableado para que coincida con las preferencias biológicas», dice. “Es importante poder diferenciar entre los entornos que son peligrosos y deben evitarse y los que son simplemente inconvenientes y se puede pasar si es necesario”.
Los robots autónomos y sin computadora podrán realizar comportamientos más complejos a medida que evolucione la tecnología ECVS, y el entorno circundante desempeñará un papel importante en el diseño de ECVS. Por ejemplo, se podrían desarrollar pequeños robots para navegar en entornos peligrosos y estrechos.
“Si tenemos diferentes ECVS que están sintonizados con diferentes químicas, podemos tener robots que evitan superficies que son peligrosas, pero que atraviesan las que se interponen en el camino de un objetivo”, dice Pikul.