（A）蚂蚁躲避危险，寻找食物；（B）反应式主体车沿燃料路径行驶、规避危险的示意图；（C）反应式主体车沿着金属燃料路径行驶的连续图像。
当谈及移动机器人的动力问题时，电池成了矛盾体：电池容量越大，质量就越大，机器人移动消耗的能量也就越多。类似太阳能电池板这样的能源采集器，可能适用于某些应用，但它们无法快速、持续地提供足够电能。
techxplore.com网站当地时间3月31日报道，美国宾夕法尼亚大学助理教授James Pikul领导的团队开发了集电池、太阳能电池板两种供能系统优点于一体的机器人动力技术。
他们设计的环境控制电压源（ECVS），可以通过反复断裂、形成化学键产生能量。
机器人在行动过程中找到化学键、获取能量，避开了“质量悖论”——当机器人与金属表面接触时，ECVS单元会催化与周围空气的氧化反应，以释放的电子为机器人提供动力。相关研究成果刊登在《先进智能系统》杂志中。
Pikul表示，ECVS的设计受到了动物觅食行为的启发。由ECVS驱动的机器人就像一个简单的有机体，尽管没有“大脑”，却能够自行寻找食物来源。
研究人员概述了脱离中央处理器，实现更复杂行为的方法——通过改变ECVS单元的空间和顺序排布，机器人可以根据“食物来源”执行各种逻辑操作。
Pikul说：“细菌通过趋化性过程，自主地向营养物质移动。在这个过程中，它们能够感知化学浓度的变化并作出反应。小型机器人与微生物在某种意义上有一定相似性，因为它们无法携带大型电池或者复杂的电脑。我们希望探索ECVS技术对微生物行为的复制效果。”
实验中，研究人员将机器人放置在能够为ECVS单元供电的铝表面之上，展示了它对两种不同障碍的应对方式。Pikul说：“ECVS就像舌头，既能感知能量，又能帮助消化能量。”第一种障碍是绝缘胶带设置的弯曲路径。如果EVCS装置与另一侧的车轮相连，机器人将自动沿着两条胶带线之间的金属车道行驶。而如果车道出现左转弯，机器人右侧的ECVS会首先开始失去动力，使机器人的左轮减速，进而驱使其转向，避开障碍区。
另一种障碍是黏稠的绝缘凝胶。机器人可以直接碾压，突破障碍。
由于凝胶厚度与ECVS单元获得的功率直接相关，研究人员证实了机器人的转弯半径对这种环境信号的响应性。通过整合从ECVS单元测试结果中获得的线索，他们能够设计出所需的导航类型。
“将ECVS单元连接到反向马达上，可以让机器人避开不喜欢的表面。而当ECVS单元与两个电机并联时，它们会像‘或门’（OR gate）一样运行，忽略仅在单个电源下发生的化学/物理变化。我们可以使用这种策略来匹配生物偏好。”Pikul说。
随着ECVS技术的发展，没有计算机大脑的自主机器人将具备更复杂的响应性行为能力。Pikul表示，通过匹配ECVS设计与机器人操作环境，不仅能让微型机器人在瓦砾等危险环境中穿行，还能使其在保护好自身的同时，将传感器转移到关键位置。
科界原创
编译：德克斯特
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《先进智能系统》
期刊编号：2640-4567
原文链接：
https://techxplore.com/news/2021-03-brain-metal-eating-robots-food.html
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