دانشمندان از متابولیسم مصنوعی برای تغذیه ربات‌ها الهام گرفته‌اند
با الهام از سامانه‌های زیستی، پژوهشگران به‌دنبال ساخت ربات‌هایی هستند که انرژی خود را نه از باتری بلکه از هضم مواد شیمیایی تأمین کنند؛ رویکردی که می‌تواند مشکل بزرگ استقامت ربات‌ها را برطرف کند.
دانشمندان برای رفع مشکل کوتاهی عمر باتری ربات‌ها با راه‌حلی متفاوت و الهام‌گرفته از زیست‌شناسی، ایده ساخت ربات‌هایی را مطرح کرده‌اند که به‌جای شارژ شدن، «تغذیه» می‌کنند.
در شرایطی که ربات‌ها هر روز چابک‌تر و هوشمندتر می‌شوند، یک مانع اساسی همچنان پیش روی آنها باقی مانده، که کمبود انرژی است. تازه‌ترین مثال از این چالش را می‌توان در نیمه‌ماراتن پکن مشاهده کرد؛ جایی که یک ربات موفق شد مسیر ۲۱ کیلومتری مسابقه را در زمانی کمتر از ۲ ساعت و ۴۰ دقیقه طی کند. این در حالی است که در طول مسابقه، نیازمند سه بار تعویض باتری بود.
اگرچه این عملکرد برای یک ماشین، چشمگیر به نظر می‌رسد، اما واقعیت ساده و نگران‌کننده‌ای را آشکار می‌کند: ربات‌ها هنوز در زمینه استقامت راه درازی در پیش دارند. در حالی که آنها از نظر حرکتی و فنی به سطح بالایی رسیده‌اند و می‌توانند از دیوار بالا بروند، بدوند و اشیا را جابه‌جا کنند، اما همچنان با مشکل جدی ذخیره‌سازی انرژی روبه‌رو هستند.
همچنین بخوانید: هشدار جدی محققان استنفورد: چت‌بات‌ها درمانگر شما نیستند
ربات‌هایی مانند Spot و Atlas که محصول شرکت Boston Dynamics هستند، می‌توانند با انعطاف بالا حرکت کنند. اما زمانی که صحبت از طول مدت کارکرد می‌شود، همین ربات‌ها تنها قادر به فعالیت ۹۰ دقیقه‌‌ای با یک شارژ کامل هستند، سپس باید به مدت یک ساعت برای شارژ مجدد منتظر بمانند. این میزان بسیار کمتر از انتظار برای عملکرد پیوسته در مأموریت‌های امدادی، کشاورزی یا صنعتی است.
باتری‌های لیتیوم-یونی که در اغلب ربات‌ها استفاده می‌شود، همان‌هایی هستند که در گوشی‌های هوشمند یا خودروهای الکتریکی نیز به کار می‌روند. این باتری‌ها علی‌رغم قابلیت اطمینانی که دارند، هر سال تنها حدود ۷ درصد به کارایی آنها اضافه می‌شود.
چربی بدن یک سگ سورتمه معادل باتری کامل یک خودروی برقی تسلا است
در مقابل، حیوانات از چربی برای ذخیره انرژی استفاده می‌کنند، که چگالی انرژی بسیار بالایی دارد. برای مثال، چربی بدن یک سگ سورتمه می‌تواند معادل باتری کامل یک خودروی برقی تسلا، انرژی در خود ذخیره کند. این اختلاف فاحش باعث شده است تا ربات‌ها با وجود توان حرکتی بالا، نتوانند با موجودات زنده از نظر استقامت رقابت کنند.
این محدودیت انرژی پیامدهایی جدی در کاربردهای واقعی دارد. رباتی که تنها ۴۵ دقیقه دوام می‌آورد، ممکن است در عملیات جست‌وجو و نجات ناکام بماند. در کشاورزی، ربات‌هایی که نیازمند شارژ مکرر هستند، نمی‌توانند با بهره‌وری بالا برداشت محصول انجام دهند. حتی در فضاهای کنترل‌شده مانند انبارها یا بیمارستان‌ها نیز این زمان‌های توقف، باعث افزایش هزینه و پیچیدگی می‌شود.
پیشرفت‌های جدید در حوزه باتری، مانند فناوری‌های لیتیوم-سولفور یا فلز-هوا، نویدبخش افزایش چشمگیر چگالی انرژی هستند، اما همچنان با چالش‌هایی از جمله دشواری در شارژ مجدد و افت تدریجی کارایی مواجه هستند. شارژ سریع نیز اگرچه زمان توقف را کاهش می‌دهد، اما با فشار بیشتر بر عمر باتری، افزایش حرارت و نیاز به زیرساخت‌های پیشرفته همراه است.
پژوهشگران اکنون به سمت راه‌حل‌های الهام‌گرفته از زیست‌شناسی روی آورده‌اند و آن ایجاد متابولیسم مصنوعی برای تغذیه ربات‌ها است. در این رویکرد، ربات‌ها به جای شارژ از طریق پریز برق، با هضم سوخت‌های شیمیایی یا فلزاتی مانند آلومینیوم، انرژی مورد نیاز خود را تأمین می‌کنند.
سامانه‌هایی مانند راکتورهای شیمیایی داخلی که نقش «معده» را ایفا می‌کنند، می‌توانند انرژی زیادی را در بدنه ربات ذخیره و طی عملیات آزاد کنند. حتی برخی طراحی‌ها از مایعات چندمنظوره مانند «خون» برای انتقال انرژی بهره می‌برند، که توانسته‌اند چگالی انرژی را تا سه برابر افزایش دهند، که معادل ۱۶ سال پیشرفت در باتری‌ها است.
چنین سامانه‌هایی نه تنها انرژی را تأمین می‌کنند، بلکه می‌توانند نقش تنظیم دما، ترمیم خودکار و دفاع داخلی را نیز بر عهده بگیرند. به این ترتیب، ربات‌های آینده ممکن است از ساختاری کاملاً نوین و زنده‌مانند برخوردار شوند.
در حالی که ربات‌ها می‌توانند با چابکی حرکت کنند و با هوش مصنوعی تصمیم بگیرند، اما هنوز توان ایستادگی در میدان را برای مدت طولانی ندارند. مشکل اصلی آنها نه در حرکت یا تفکر، بلکه در دوام انرژی است.
برای آنکه ربات‌ها بتوانند در کنار انسان‌ها نقش مؤثری ایفا کنند – از عملیات نجات گرفته تا مراقبت از سالمندان – باید راهی برای تامین پیوسته انرژی آنها یافت. از همین رو، شاید پاسخ نهایی نه در باتری‌های بهتر، بلکه در «تغذیه» ربات‌ها مشابه موجودات زنده نهفته باشد.
منبع: تک ناک
