Naukowcy z Uniwersytetu WaszyngtoÅ„skiego stworzyli mobilnego robota MilliMobile, który ma wielkość monety i nie potrzebuje baterii. Porusza siÄ™ w peÅ‚ni autonomicznie, czerpiÄ…c energiÄ™ z otoczenia – ze Å›wiatÅ‚a i fal radiowych. Może przenosić Å‚adunek trzykrotnie przekraczajÄ…cy jego masÄ™, dziÄ™ki czemu za pomocÄ… różnych czujników i kamer bÄ™dzie w stanie dokonywać różnych pomiarów, np. poziomu gazu, wilgotnoÅ›ci czy temperatury.
– JednÄ… z najważniejszych innowacji w naszej pracy jest to, że faktycznie stworzyliÅ›my malutkiego robota, który może dziaÅ‚ać i przemieszczać siÄ™ bez baterii. WiÄ™kszość dużych robotów, na przykÅ‚ad samochody autonomiczne lub inne mobilne roboty, napÄ™dzane sÄ… jakimÅ› rodzajem akumulatora. EliminujÄ…c tÄ™ potrzebÄ™ i tworzÄ…c ten projekt, wykazaliÅ›my, że możemy zmniejszyć robota do bardzo maÅ‚ych rozmiarów. Co do zasady robot ten może dziaÅ‚ać w nieskoÅ„czoność, tak dÅ‚ugo jak w otoczeniu pozostaÅ‚o trochÄ™ energii do pozyskania: albo ze źródÅ‚a Å›wiatÅ‚a z użyciem ogniwa solarnego, albo z fal radiowych – mówi agencji Newseria Innowacje Vikram Iyer, adiunkt na Wydziale Informatyki i Inżynierii na Uniwersytecie WaszyngtoÅ„skim.
Wiele branż pokÅ‚adaÅ‚o spore nadzieje w maÅ‚ych robotach, ale do tej pory istotnÄ… przeszkodÄ™ stanowiÅ‚ sposób ich zasilania. Baterie okazujÄ… siÄ™ niewystarczajÄ…ce, a poza tym stanowiÅ‚y zbyt duży Å‚adunek dla maÅ‚ych robotów i budziÅ‚y obawy zwiÄ…zane z ochronÄ… Å›rodowiska. Inżynierowie od dawna poszukiwali rozwiÄ…zania, które mogÅ‚oby zastÄ…pić baterie.
– Celem prac nad maÅ‚ymi robotami jest przyspieszenie rozwoju tego obszaru. Nasze prace wykazaÅ‚y, że istnieje możliwość stworzenia urzÄ…dzenia wyposażonego w funkcje detekcyjne i komunikacyjne, które może samodzielnie funkcjonować oddalone o setki metrów, czerpiÄ…c energiÄ™ z otoczenia, bez koniecznoÅ›ci zapewnienia źródÅ‚a energii w pobliżu bÄ…dź podÅ‚Ä…czenia przewodu. IdeÄ…, jaka nam przyÅ›wiecaÅ‚a, jest fakt, że urzÄ…dzenia te mogÄ… mieć wiele zastosowaÅ„: od akcji ratowniczych po inwentaryzacje w magazynach lub w ramach kontroli infrastruktury, w ramach monitoringu w rolnictwie, gdzie niezbÄ™dne jest użycie jakiegoÅ› czujnika, który ma możliwość przemieszczania siÄ™ i wykonania różnych odczytów na danym obszarze, w dużych iloÅ›ciach – wyjaÅ›nia Kyle Jonhson, doktorant na Wydziale Informatyki i Inżynierii z Uniwersytetu WaszyngtoÅ„skiego.
– Ten robot to maÅ‚y, elastyczny obwód, który może być zÅ‚ożony do bardzo maÅ‚ych rozmiarów. Obejmuje to chip Bluetooth do komunikacji i sterowania, jak również zespóÅ‚ obwodów pozwalajÄ…cych na pozyskiwanie energii z otoczenia: ogniw solarnych lub czÄ™stotliwoÅ›ci radiowej – wyjaÅ›nia Zachary Englhardt, doktorant na Wydziale Informatyki i Inżynierii z Uniwersytetu WaszyngtoÅ„skiego.
– UdaÅ‚o nam siÄ™ stworzyć obwód, który jest w stanie przekierowywać energiÄ™ z ogniwa solarnego lub czÄ™stotliwoÅ›ci radiowej zarówno na potrzeby silników, jak i na potrzeby obliczeniowe – dodaje Vincente Arroyos, doktorant na Wydziale Informatyki i Inżynierii na Uniwersytecie WaszyngtoÅ„skim.
Fakt, że robot może dziaÅ‚ać i przemieszczać siÄ™ bez baterii, ma wiele zalet. MaÅ‚y, generujÄ…cy energiÄ™ obwód zajmuje mniej miejsca, dziÄ™ki czemu MilliMobile ma niewielkie rozmiary. Jest wielkoÅ›ci pięćdziesiÄ™ciogroszówki, waży tyle, co rodzynka i jest w stanie przenosić do 3 g użytecznego Å‚adunku, np. w postaci różnych czujników, co umożliwia wykonywanie wiÄ™cej niż jednego pomiaru.
– W laboratorium udaÅ‚o nam siÄ™ zainstalować bardzo maÅ‚e kamery na innych robotach. Możliwość zainstalowania takich kamer na robocie MilliMobile jest bardzo obiecujÄ…ca. Mikrokontroler, który zastosowaliÅ›my w MilliMobile, jest bardzo sprawny. Możemy również umieÅ›cić innego rodzaju mikrokontrolery i inne czujniki, aby uzyskać jeszcze wiÄ™kszÄ… sprawność, umożliwiajÄ…c nawet uczenie maszynowe w urzÄ…dzeniu brzegowym – mówi Vincente Arroyos.
W ciÄ…gu godziny robot może pokonać odlegÅ‚ość 10 m. Dobrze radzi sobie na betonie lub ubitej ziemi. Z uwagi na niewielki rozmiar z powodzeniem omija przeszkody, wykorzystujÄ…c wÄ…skie szczeliny w ich pobliżu. MilliMobile jest wyposażony w funkcjÄ™ bezprzewodowego przesyÅ‚ania komunikatów. DziÄ™ki temu, jeÅ›li nawet zatrzyma siÄ™ przed przeszkodÄ…, której nie bÄ™dzie w stanie pokonać, przeÅ›le informacjÄ™ do operatora oraz do innych robotów znajdujÄ…cych siÄ™ w pobliżu. Robot z powodzeniem przeszedÅ‚ testy, zarówno w pomieszczeniu, jak i w warunkach zewnÄ™trznych. Może siÄ™ poruszać nawet przy bardzo sÅ‚abym, sztucznym oÅ›wietleniu. Testy wykazaÅ‚y, że wystarczy nawet nikÅ‚e Å›wiatÅ‚o pod blatem kuchennym, aby robot wciąż pracowaÅ‚. Jego tempo jest wtedy jednak znacznie wolniejsze. ZresztÄ… jego sposób poruszania też zostaÅ‚ zaprojektowany tak, by pobierać jak najmniej energii – porusza siÄ™ on bowiem nie ruchem ciÄ…gÅ‚ym, ale przerywanym – koÅ‚a obracajÄ… siÄ™ etapami.
Części MilliMobile zostaÅ‚y zÅ‚ożone rÄ™cznie pod mikroskopem z użyciem pincety. Korpus i rama robota sÄ… zbudowane z laminowanej, zgrzewanej pÅ‚ytki z wÅ‚ókna wÄ™glowego. CaÅ‚y zespóÅ‚ obwodów zostaÅ‚ zbudowany na elastycznej pÅ‚ytce drukowanej PCB o gruboÅ›ci kilkudziesiÄ™ciu mikronów, gdzie również umieszczone zostaÅ‚y czujniki. KoÅ‚a także wykonane zostaÅ‚y z pÅ‚askiego arkusza. DziÄ™ki metodzie ciÄ™cia laserowego uzyskaÅ‚y odpowiedni ksztaÅ‚t i zostaÅ‚y zamontowanie do silnika i Å‚ożysk kulkowych. Czujniki i chipy komputerowe pozwalajÄ… robotowi na samodzielne sterowanie.
Naukowcy majÄ… nadziejÄ™, że metody, które wykorzystali do budowy MilliMobile, znajdÄ… zastosowanie także w innych dziedzinach niż budowa maÅ‚ych, mobilnych robotów.
– Z zastosowaniem tych samych technologii, które opracowaliÅ›my, możemy stworzyć inne technologie, jak interfejsy dotykowe, w których użytkownik ma przykÅ‚adowo do dyspozycji przycisk lub siÅ‚ownik reagujÄ…cy na wprowadzone dane. Możliwe jest opracowanie zastosowania tego typu technologii w mikrorobotach medycznych – mówi Vikram Iyer.
