För miljöövervakning, precision jordbruk, infrastrukturunderhåll och vissa säkerhetsapplikationer, långsam och energieffektiv kan vara bättre än snabb och behöver alltid laddas. Det är där "SlothBot" kommer in.

Drivs av ett par fotovoltaiska paneler och utformade för att hänga kvar i skogstaket kontinuerligt i månader, SlothBot rör sig bara när den måste mäta miljöförändringar-till exempel väder och kemiska faktorer i miljön-som bara kan observeras med långvarig närvaro. Den proof-of-concept hypereffektiva roboten, beskrev den 21 maj vid den internationella konferensen om robotik och automation (ICRA) i Montreal, kan snart hänga bland trädtoppskablar i Atlantas botaniska trädgård.

"Inom robotik, det verkar som att vi alltid driver för snabbare, smidigare och mer extrema robotar, sa Magnus Egerstedt, Steve W. Chaddick School Chair på School of Electrical and Computer Engineering vid Georgia Institute of Technology och huvudutredare för Slothbot. "Men det finns många applikationer där det inte finns något behov av att vara snabb. Du måste bara vara där ute ihärdigt under långa perioder, observera vad som händer. "

Baserat på vad Egerstedt kallade "långsamhetsteorin, "Graduate Research Assistant Gennaro Notomista designade SlothBot tillsammans med sin kollega, Yousef Emam, med hjälp av 3D-tryckta delar för växlings- och trådomkopplingsmekanismer som behövs för att krypa genom ett nätverk av ledningar i träden. Den största utmaningen för en trådkrypande robot är att byta från en kabel till en annan utan att falla, Notomista sa.

"Utmaningen är att smidigt hålla fast en tråd medan du tar tag i en annan, "sa han." Det är en knepig manöver och du måste göra det rätt för att ge en felsäker övergång. Att se till att switcharna fungerar bra under långa perioder är verkligen den största utmaningen. "

Mekaniskt, SlothBot består av två kroppar som är anslutna med ett manövrerat gångjärn. Varje kaross innehåller en drivmotor ansluten till en fälg på vilken ett däck är monterat. Användningen av hjul för rörelse är enkel, energieffektiv och säkrare än andra typer av trådbaserad rörelse, säger forskarna.

SlothBot har hittills drivit i ett nätverk av kablar på Georgia Tech campus. Nästa, ett nytt 3D-tryckt skal-som får roboten att se mer ut som en sloth-skyddar motorerna, växlar, ställdon, kameror, dator och andra komponenter från regn och vind. Det kommer att sätta scenen för långsiktiga studier i trädkronan vid Atlanta Botanical Garden, där Egerstedt hoppas att besökarna kommer att se en SlothBot -övervakningsförhållanden redan i höst.

Namnet SlothBot är inte en slump. Verkliga dovendjur är små däggdjur som lever i djungelbaldakiner i Syd- och Centralamerika. De lever av att äta trädblad, djuren kan överleva på den dagliga kaloriekvivalenten av en liten potatis. Med sin långsamma ämnesomsättning, sloths vilar så mycket 22 timmar om dagen och sjunker sällan från träden där de kan spendera hela sitt liv.

"Ett dovins liv är ganska långsamt och det finns inte mycket spänning på en vardag, "sa Jonathan Pauli, docent vid Institutionen för skogs- och djurlivsekologi vid University of Wisconsin-Madison, som har rådfrågat med Georgia Tech -teamet om projektet. "Det fina med en mycket långsam livshistoria är att du egentligen inte behöver mycket energiinsats. Du kan ha en lång varaktighet och uthållighet i ett begränsat område med väldigt lite energiinsatser över en lång tid."

Det är precis vad forskarna förväntar sig av SlothBot, vars utveckling har finansierats av U.S.Office of Naval Research.

"Det är mycket vi inte vet om vad som faktiskt händer under täta trädklädda områden, "Sa Egerstedt." För det mesta kommer SlothBot bara att hänga där ute, och då och då kommer det att flytta till en solig plats för att ladda batteriet. "

Forskarna hoppas också kunna testa SlothBot i en kakaoplantage i Costa Rica som redan är hem för riktiga sloths. "Kablarna som används för att flytta kakao har blivit en slöja motorväg eftersom djuren tycker att de är användbara att flytta runt, "Sa Egerstedt." Om allt går bra, Vi kommer att distribuera SlothBots längs kablarna för att övervaka dovendyren. "

Egerstedt är känt för algoritmer som driver svärmar av små hjul eller flygande robotar. Men under ett besök i Costa Rica, han blev intresserad av sloths och började utveckla det han kallar "en teori om långsamhet" tillsammans med professor Ron Arkin i Georgia Tech's School of Interactive Computing. Teorin utnyttjar fördelarna med energieffektivitet.

"Om du gör saker som miljöövervakning, du vill vara ute i skogen i månader, "Egerstedt sa." Det förändrar hur du tänker på styrsystem på en hög nivå. "

Flygande robotar används redan för miljöövervakning, men deras höga energibehov betyder att de inte kan dröja länge. Hjulrobotar klarar sig med mindre energi, men de kan fastna i lera eller hämmas av trädrötter, och kan inte få en helhetsbild från marken.

"Det som kostar energi mer än någonting annat är rörelse, "Sade Egerstedt." Att flytta är mycket dyrare än att känna eller tänka. För miljörobotar, du ska bara flytta när du absolut måste. Vi var tvungna att tänka på hur det skulle vara. "

För Pauli, som studerar en mängd olika vilda djur, att arbeta med Egerstedt för att hjälpa SlothBot att komma till liv har varit glädjande.

"Det är fantastiskt att se en robot inspirerad av latinernas biologi, "sa han." Det har varit roligt att dela med sig av hur sloths och andra organismer som lever i dessa ekosystem under långa perioder lever sina liv. Det kommer att bli intressant att se robotar spegla vad vi ser i naturliga ekologiska samhällen. "