Robot obvykle přestane být robotem v okamžiku, kdy mu dojde energie. Můžeme mu dát větší baterii, solární panel nebo kabel, ale pořád potřebuje nějaký zdroj, který udrží jeho mechanismy v pohybu. Tým z nizozemského výzkumného institutu AMOLF teď ukázal jinou cestu: měkký robotický systém může využít obyčejný rozdíl mezi teplejším dnem a chladnější nocí.
Nejde jen o laboratorní koncept na papíře. V jednom reálném tepelném cyklu dokázal systém spustit 142 aktivací samooscilujícího aktuátoru a dvounohý měkký robot získanou energii využil k pohybu. Přitom nepotřeboval baterii ani elektronické řízení.
Místo elektřiny pracuje tlak
Základem zařízení je kapalina s nízkým bodem varu uzavřená v termopneumatickém systému. Když teplota okolí stoupne, část kapaliny se odpaří a zvýší tlak. Energie se tak převede z tepla prostředí do pneumatické podoby, kterou lze uchovat a později dávkovat do měkkých aktuátorů.
Robot tedy nevyrábí energii z ničeho. Využívá tepelný rozdíl, který už v prostředí existuje, a pomocí vhodně navrženého obvodu jej promění v mechanickou práci. Z technického hlediska jde o velmi odlišnou filozofii od klasického stroje se zdrojem napájení, elektromotorem a řídicí elektronikou.
Zajímavý je i fakt, že okolní svět neposkytuje pouze energii. Určuje také rytmus, v němž se systém nabíjí a vybíjí. Denní tepelný cyklus se tím stává součástí konstrukce samotného stroje.
Planetární rytmus jako součást robota
Autoři mluví o využívání environmentálních cirkadiánních oscilací. Termín cirkadiánní obvykle používáme u biologických hodin, ale ve fyzickém prostředí existuje podobný přibližně čtyřiadvacetihodinový rytmus teploty a slunečního záření. Systém využívá právě tuto pravidelnost.
V určitém smyslu se tím robot přibližuje organismům, které se také nesnaží své okolí zcela ignorovat. Rostliny, živočichové i mikroorganismy často synchronizují část svého fungování s rytmy prostředí. Technické zařízení může udělat něco podobného: místo snahy vytvořit uvnitř dokonale nezávislé podmínky zapojí proměnlivost světa přímo do svého provozu.
To může být zajímavé pro zařízení, která mají dlouho fungovat bez lidské obsluhy. Jednoduché měkké roboty nebo senzory rozmístěné v přírodě by nemusely nést těžký akumulátor nebo čekat na pravidelné dobíjení, pokud jejich úloha nevyžaduje velký výkon.
Na Terminátora bez baterie je ještě brzy
Nový princip samozřejmě neznamená, že budoucí univerzální roboti zahodí baterie. Množství získané energie je omezené a celý systém závisí na dostatečné intenzitě světla a vhodném rozsahu okolních teplot. Silné motory, složité procesory nebo rychlý autonomní pohyb by takovým způsobem zatím napájet nešlo.
Význam práce leží spíš v oblasti jednoduchých, dlouhodobě autonomních zařízení. Tam může být někdy důležitější spolehlivost a schopnost fungovat celé měsíce než maximální výkon během několika hodin.
Robot z AMOLF je proto zajímavý méně tím, co už dokáže, a více změnou způsobu přemýšlení. Energetická autonomie nemusí vždy znamenat nacpat do stroje větší baterii. Může znamenat naučit stroj využít pomalé a pravidelné změny prostředí, které ostatní technologie považují pouze za rušení.
Každé ráno se planeta ohřeje a každý večer zase část tepla ztratí. Pro nás je to běžný chod dne. Pro vhodně navržený stroj to může být palivo.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Zdroje: Kód Enigma [1], Nature Communications – Harvesting environmental circadian oscillations for energy autonomy of soft robots [2], img ai generated