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
- 2025-05-22: Roboty w służbie środowisku. Ograniczanie ilości odpadów możliwe dzięki automatyzacji
- 2025-05-19: Robotyzacja i automatyzacja stają się codziennością w produkcji i logistyce. To odpowiedź na wyzwania demograficzne
- 2025-03-03: Drony coraz częściej wykorzystywane w akcjach ratowniczych. Państwowa Straż Pożarna tworzy grupy dronowe w całej Polsce
- 2025-02-19: Biomimetyczny dron z nogami sprawdzi się w dostawach i misjach ratunkowych. Technologia inspirowana jest wronami
- 2025-02-06: Rząd pracuje nad nowymi warunkami testowania pojazdów autonomicznych. Do dopuszczenia ich do ruchu jeszcze daleka droga
- 2025-02-06: Firmy stawiają na coraz większą autonomię pracowników. To ważne szczególnie dla młodego pokolenia
- 2024-10-25: Ruch robotów coraz bardziej podobny do człowieka i zwierząt. Sztuczne mięśnie mogą zmienić sposób ich projektowania
- 2024-08-30: Branża logistyki coraz bardziej zautomatyzowana. Rozładunkiem towaru zajmują się autonomiczne wózki, a inwentaryzacją roboty stukrotnie szybsze niż człowiek
- 2024-07-29: Załogi Lotniczego Pogotowia Ratunkowego ćwiczą techniki zabiegowe ratujące życie pacjentów. W centrum szkoleniowym odwzorowywane są najcięższe przypadki
- 2024-07-09: Systemy komunikacji poszczególnych służb nie są ze sobą zintegrowane. Ich sprawne działanie to podstawa zarządzania kryzysowego
Kalendarium
Więcej ważnych informacji
Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Motoryzacja

UE dąży do większej samodzielności w dostępie do surowców krytycznych. Częściowo pozyska je z recyklingu baterii
Zgodnie z aktem o surowcach krytycznych władze unijne dążą do zwiększenia niezależności w zakresie ich dostaw od Chin i innych krajów trzecich. Do 2030 roku ze źródeł zewnętrznych ma pochodzić nie więcej niż 65 proc. rocznego zużycia każdego z surowców. Z kolei 25 proc. ma pochodzić z recyklingu. – Te cele nie są nadambitne, bo recykling to relatywnie młoda część gospodarki, więc legislacja, która narzuca te poziomy odzysku i recyklingu to jedno, a realia to drugie – mówi Paweł Jarski, prezes zarządu Elemental Holding. Podkreśla jednak, że Europa ma duży potencjał w zwiększeniu odzysku i przetwarzania cennych surowców
Konsument
Konsumenci doceniają działania firm na rzecz środowiska i społeczeństwa. Dla przedsiębiorstw to szansa na rozwój

Zrównoważony rozwój staje się coraz ważniejszym elementem strategii biznesowych firm. Podmioty wdrażające długofalową strategię ESG mogą liczyć na korzyści finansowe, większe zainteresowanie inwestorów oraz poprawę klimatu i społecznej akceptacji. Spółki i przedsiębiorcy, którzy realizują inwestycje zgodnie z najwyższymi standardami środowiskowymi i społecznymi otrzymali Diamenty Zrównoważonej Gospodarki podczas konferencji Sustainable Economy Summit.
Edukacja
Poziom kompetencji cyfrowych Polaków na bardzo niskim poziomie. Spowalnia to cyfryzację gospodarki i firm

Na tle mieszkańców innych państw UE poziom kompetencji cyfrowych Polaków utrzymuje się na bardzo niskim poziomie – wynika z ostatnich danych Eurostat. Niecała połowa deklaruje posiadanie przynajmniej podstawowych umiejętności cyfrowych, a 20 proc. – więcej niż podstawowe. Staje to na drodze do cyfryzacji gospodarki i zwiększenia produktywności przedsiębiorstw.
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.