Исследователи создали автономного беспроводного микроробота без батарей

MilliMobile — первый в своем роде автономный робот без батарей, способный работать на солнечной и радиочастотной энергии. Прототип MilliMobile имеет корпус размером 1х1 см и весит менее 1,1 г. Он может нести полезную нагрузку, в 3 раза превышающую его собственный вес, а при перевозке полезной нагрузки массой 1 г скорость снижается только на 25%.

Небольшие мобильные роботы с датчиками могут выполнять такие задачи, как обнаружение утечек газа или отслеживание складских запасов. Но движущиеся роботы требуют много энергии, а батареи, типичный источник энергии, ограничивают срок службы и вызывают проблемы с экологией.

Исследователи изучали различные альтернативы: прикрепляли датчики к насекомым, держали поблизости коврики для зарядки или снабжали роботов лазерами. У каждого есть недостатки. Насекомые бродят. Зарядные устройства ограничивают диапазон. Лазеры могут обжечь глаза.

«Мы бросаем вызов традиционному предположению о том, что движение и срабатывание выходят за рамки возможностей устройств без батарей, и демонстрируем полностью неограниченную автономную работу при реалистичном внутреннем и наружном освещении, а также в сценариях доставки радиочастот», — сказал докторант Вашингтонского университета Кайл Джонсон, который вместе с коллегами разработал MilliMobile, крошечного беспилотного робота, питающегося только от окружающего света или радиоволн.

Их робот, оснащенный сборщиком энергии, похожим на солнечную батарею, и четырьмя колесами, размером примерно с монету, весит столько же, сколько изюминка, и может передвигаться на 10 м даже в пасмурный день.

MilliMobile может передвигаться по таким поверхностям, как бетон или утрамбованный грунт, и перевозить оборудование, такое как камера или датчики, в три раза превышающее его собственный вес.

Он использует датчик освещенности для автоматического перемещения к источникам света, поэтому он может работать бесконечно на собранной энергии.

«Мы черпали вдохновение из «прерывистых вычислений», которые разбивают сложные программы на маленькие шаги, поэтому устройство с очень ограниченной мощностью может работать постепенно, по мере наличия энергии», — сказал Джонсон.

«В MilliMobile мы применили эту концепцию к движению. Мы уменьшили размер и вес робота, поэтому для его перемещения требуется лишь небольшое количество энергии. И, подобно животному, делающему шаги, наш робот движется дискретными шагами, используя небольшие импульсы энергии для вращения своих колес», — добавил он.

Исследователи протестировали MilliMobile как в помещении, так и на открытом воздухе, в парках, на гидропонной ферме и в офисе.

Даже в условиях очень низкой освещенности — например, при питании только от лампочки под кухонной стойкой — роботы все равно могут двигаться, хотя и гораздо медленнее.

Непрерывный бег, даже в таком темпе, открывает новые возможности для множества роботов, развернутых в областях, где другие датчики не могут генерировать подробные данные.

Эти роботы также способны самостоятельно управлять, ориентируясь при помощи бортовых датчиков и крошечных вычислительных чипов.

Чтобы продемонстрировать это, команда запрограммировала роботов использовать встроенные датчики света для движения к источнику света.

«Датчики Интернета вещей обычно устанавливаются в определенных местах», — сказал аспирант Вашингтонского университета Закари Энглхардт. «Наша работа пересекает области, чтобы создать роботизированные датчики, которые могут собирать данные в нескольких точках по всему пространству, чтобы создать более детальное представление об окружающей среде, будь то умная ферма, где роботы отслеживают влажность и влажность почвы, или фабрика, где они ищут электромагнитный шум, чтобы выявить неисправности оборудования».