Mówi: | Vikram Iyer, adiunkt, Wydział Informatyki i Inżynierii, Uniwersytet Waszyngtoński Kyle Johnson, doktorant, Wydział Informatyki i Inżynierii, Uniwersytet Waszyngtoński Zachary Englhardt, doktorant, Wydział Informatyki i Inżynierii, Uniwersytet Waszyngtoński Vincente Arroyos, doktorant, Wydział Informatyki i Inżynierii, Uniwersytet Waszyngtoński |
Miniaturowe roboty mogą czerpać energię z otoczenia. Wyeliminowanie baterii pozwala na zmniejszenie rozmiaru urządzenia i wydłużenie żywotności
Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego stworzyli mobilnego robota MilliMobile, który ma wielkość monety i nie potrzebuje baterii. Porusza się w pełni autonomicznie, czerpiąc energię z otoczenia – ze światła i fal radiowych. Może przenosić ładunek trzykrotnie przekraczający jego masę, dzięki czemu za pomocą różnych czujników i kamer będzie w stanie dokonywać różnych pomiarów, np. poziomu gazu, wilgotności czy temperatury.
– Jedną z najważniejszych innowacji w naszej pracy jest to, że faktycznie stworzyliśmy malutkiego robota, który może działać i przemieszczać się bez baterii. Większość dużych robotów, na przykład samochody autonomiczne lub inne mobilne roboty, napędzane są jakimś rodzajem akumulatora. Eliminując tę potrzebę i tworząc ten projekt, wykazaliśmy, że możemy zmniejszyć robota do bardzo małych rozmiarów. Co do zasady robot ten może działać w nieskończoność, tak długo jak w otoczeniu pozostało trochę energii do pozyskania: albo ze źródła światła z użyciem ogniwa solarnego, albo z fal radiowych – mówi agencji Newseria Innowacje Vikram Iyer, adiunkt na Wydziale Informatyki i Inżynierii na Uniwersytecie Waszyngtońskim.
Wiele branż pokładało spore nadzieje w małych robotach, ale do tej pory istotną przeszkodę stanowił sposób ich zasilania. Baterie okazują się niewystarczające, a poza tym stanowiły zbyt duży ładunek dla małych robotów i budziły obawy związane z ochroną środowiska. Inżynierowie od dawna poszukiwali rozwiązania, które mogłoby zastąpić baterie.
– Celem prac nad małymi robotami jest przyspieszenie rozwoju tego obszaru. Nasze prace wykazały, że istnieje możliwość stworzenia urządzenia wyposażonego w funkcje detekcyjne i komunikacyjne, które może samodzielnie funkcjonować oddalone o setki metrów, czerpiąc energię z otoczenia, bez konieczności zapewnienia źródła energii w pobliżu bądź podłączenia przewodu. Ideą, jaka nam przyświecała, jest fakt, że urządzenia te mogą mieć wiele zastosowań: od akcji ratowniczych po inwentaryzacje w magazynach lub w ramach kontroli infrastruktury, w ramach monitoringu w rolnictwie, gdzie niezbędne jest użycie jakiegoś czujnika, który ma możliwość przemieszczania się i wykonania różnych odczytów na danym obszarze, w dużych ilościach – wyjaśnia Kyle Jonhson, doktorant na Wydziale Informatyki i Inżynierii z Uniwersytetu Waszyngtońskiego.
– Ten robot to mały, elastyczny obwód, który może być złożony do bardzo małych rozmiarów. Obejmuje to chip Bluetooth do komunikacji i sterowania, jak również zespół obwodów pozwalających na pozyskiwanie energii z otoczenia: ogniw solarnych lub częstotliwości radiowej – wyjaśnia Zachary Englhardt, doktorant na Wydziale Informatyki i Inżynierii z Uniwersytetu Waszyngtońskiego.
– Udało nam się stworzyć obwód, który jest w stanie przekierowywać energię z ogniwa solarnego lub częstotliwości radiowej zarówno na potrzeby silników, jak i na potrzeby obliczeniowe – dodaje Vincente Arroyos, doktorant na Wydziale Informatyki i Inżynierii na Uniwersytecie Waszyngtońskim.
Fakt, że robot może działać i przemieszczać się bez baterii, ma wiele zalet. Mały, generujący energię obwód zajmuje mniej miejsca, dzięki czemu MilliMobile ma niewielkie rozmiary. Jest wielkości pięćdziesięciogroszówki, waży tyle, co rodzynka i jest w stanie przenosić do 3 g użytecznego ładunku, np. w postaci różnych czujników, co umożliwia wykonywanie więcej niż jednego pomiaru.
– W laboratorium udało nam się zainstalować bardzo małe kamery na innych robotach. Możliwość zainstalowania takich kamer na robocie MilliMobile jest bardzo obiecująca. Mikrokontroler, który zastosowaliśmy w MilliMobile, jest bardzo sprawny. Możemy również umieścić innego rodzaju mikrokontrolery i inne czujniki, aby uzyskać jeszcze większą sprawność, umożliwiając nawet uczenie maszynowe w urządzeniu brzegowym – mówi Vincente Arroyos.
W ciągu godziny robot może pokonać odległość 10 m. Dobrze radzi sobie na betonie lub ubitej ziemi. Z uwagi na niewielki rozmiar z powodzeniem omija przeszkody, wykorzystując wąskie szczeliny w ich pobliżu. MilliMobile jest wyposażony w funkcję bezprzewodowego przesyłania komunikatów. Dzięki temu, jeśli nawet zatrzyma się przed przeszkodą, której nie będzie w stanie pokonać, prześle informację do operatora oraz do innych robotów znajdujących się w pobliżu. Robot z powodzeniem przeszedł testy, zarówno w pomieszczeniu, jak i w warunkach zewnętrznych. Może się poruszać nawet przy bardzo słabym, sztucznym oświetleniu. Testy wykazały, że wystarczy nawet nikłe światło pod blatem kuchennym, aby robot wciąż pracował. Jego tempo jest wtedy jednak znacznie wolniejsze. Zresztą jego sposób poruszania też został zaprojektowany tak, by pobierać jak najmniej energii – porusza się on bowiem nie ruchem ciągłym, ale przerywanym – koła obracają się etapami.
Części MilliMobile zostały złożone ręcznie pod mikroskopem z użyciem pincety. Korpus i rama robota są zbudowane z laminowanej, zgrzewanej płytki z włókna węglowego. Cały zespół obwodów został zbudowany na elastycznej płytce drukowanej PCB o grubości kilkudziesięciu mikronów, gdzie również umieszczone zostały czujniki. Koła także wykonane zostały z płaskiego arkusza. Dzięki metodzie cięcia laserowego uzyskały odpowiedni kształt i zostały zamontowanie do silnika i łożysk kulkowych. Czujniki i chipy komputerowe pozwalają robotowi na samodzielne sterowanie.
Naukowcy mają nadzieję, że metody, które wykorzystali do budowy MilliMobile, znajdą zastosowanie także w innych dziedzinach niż budowa małych, mobilnych robotów.
– Z zastosowaniem tych samych technologii, które opracowaliśmy, możemy stworzyć inne technologie, jak interfejsy dotykowe, w których użytkownik ma przykładowo do dyspozycji przycisk lub siłownik reagujący na wprowadzone dane. Możliwe jest opracowanie zastosowania tego typu technologii w mikrorobotach medycznych – mówi Vikram Iyer.
Czytaj także
- 2024-04-03: Wielu Polaków od bankructwa po utracie pracy dzieli jedna pensja. 61 proc. uważa, że wydarzenia ostatniego roku powinny skłonić ich do regularnego oszczędzania
- 2024-02-26: Autonomiczne samochody na drogach to już kwestia kilku lat. Zrewolucjonizują transport i działanie wielu branż
- 2024-03-04: Brak przepisów i odpowiedniej infrastruktury wstrzymuje rozwój autonomicznych pojazdów. Hamulcem są także obawy o bezpieczeństwo
- 2024-02-28: Polska chce zachęcić do testowania pojazdów autonomicznych na naszych drogach. Powstaje baza scenariuszy do takich testów
- 2024-02-20: Pociągi autonomiczne rozwiążą problem braków kadrowych. Na ich pojawienie się w Polsce jeszcze zaczekamy
- 2024-03-13: Niski poziom wiedzy finansowej powstrzymuje Polaków przed inwestowaniem na giełdzie. Ruszają zapisy na bezpłatne szkolenia dla tysiąca chętnych
- 2024-03-15: Mikroroboty stają się coraz doskonalsze. Biomimetyczne urządzenia mogą w przyszłości zastąpić owady zapylające
- 2024-02-07: Lewitujący robot pomoże walczyć z pożarami w trudno dostępnych miejscach. Strumień wody nie tylko służy gaszeniu ognia, ale i napędza robota [DEPESZA]
- 2024-03-11: Świadomość inwestycyjna mocno wzrosła w ciągu kilku ostatnich lat. Kobiety są nieco ostrożniejszymi inwestorkami niż mężczyźni
- 2024-03-05: Polacy inwestują niechętnie i zachowawczo. W wielu wypadkach umiejętności nie dorównują wyobrażeniom o nich
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii
Jedynka Newserii
Konsument
T-Mobile startuje w Polsce z nowym konceptem. Pozwoli klientom przetestować i doświadczyć najnowocześniejszych technologii
T-Mobile już od kilku lat realizuje strategię, która mocno skupia się na innowacjach i doświadczeniach klienta związanych z nowymi technologiami. Połączeniem obu tych elementów jest Magenta Experience Center – nowoczesny koncept, który ma zapewnić klientom możliwość samodzielnego przetestowania najnowszych technologii. Format, z sukcesem działający już na innych rynkach zachodnioeuropejskich, właśnie zadebiutował w Warszawie. Będą z niego mogli korzystać zarówno klienci indywidualni, jak i biznesowi.
Problemy społeczne
W Polsce brakuje dostępnych cenowo mieszkań. Eksperci mówią o kryzysie mieszkaniowym
– Większość osób – nawet ze średnimi, wcale nie najgorszymi dochodami – ma problem, żeby zaspokoić swoje potrzeby mieszkaniowe, ale też z tym, żeby po zaspokojeniu tych potrzeb, po opłaceniu wszystkich rachunków i opłat związanych z mieszkaniem, mieć jeszcze środki na godne życie – mówi Aleksandra Krugły z Fundacji Habitat for Humanity Poland. Jak wskazuje, problem stanowi nie tylko wysoki współczynnik przeciążenia kosztami mieszkaniowymi, ale i tzw. luka czynszowa, w której mieści się ponad 1/3 społeczeństwa. Tych problemów nie rozwiąże jednak samo zwiększanie liczby nowych lokali. Potrzebne są również rozwiązania, które umożliwią zaangażowanie sektora prywatnego w zwiększenie podaży dostępnych cenowo mieszkań na wynajem.
Konsument
Od 28 kwietnia Polacy żyją na ekologiczny kredyt. Zmiana zachowań konsumentów może odwrócić negatywny trend
Dzień Długu Ekologicznego, czyli data, do której zużyliśmy wszystkie zasoby, jakie w ciągu roku może zapewnić Ziemia, w tym roku w Polsce przypada 28 kwietnia, kilka dni wcześniej niż rok temu. Coroczne przyspieszenie tego terminu to sygnał, że czerpiemy bez umiaru z naturalnych systemów, nie dając im czasu na odbudowę. – Polskie społeczeństwo staje się coraz bardziej konsumpcyjne, kupujemy i wyrzucamy coraz więcej. Ale też nie mamy tak naprawdę efektywnego narzędzia, żeby temu zapobiec – ocenia Filip Piotrowski, ekspert ds. gospodarki obiegu zamkniętego z UNEP/GRID-Warszawa.
Partner serwisu
Szkolenia
Akademia Newserii
Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.