وقتی منبع انرژی ربات ها فلز خواری می شود

 فاطمه محمدی پور؛ بازار – اخیرا مقاله ای با عنوان «فن آوری محافظ جدید ، به روبات ها اجازه می دهد فلزات را برای تامین انرژی بخورند» در سایت ساینس دیلی منتشر شده است. ترجمه این مقاله که توسط دانشگاه پنسلوانیا فراهم شده در زیر آمده است.

هنگامی که رباتها  به منابع قدرت خود نیاز دارد دو گزینه اصلی وجود دارد: باتری و برداشتگر. باتری ها انرژی را در داخل خود ذخیره می کنند به همین دلیل سنگین هستند و منبع محدودی  انرژی دارند. برداشت کنندگان ، مانند صفحات خورشیدی ، انرژی را از محیط خود جمع می کنند. اما آنها فقط در شرایط خاص قادر به کار هستند و نمی توانند خیلی سریع آن انرژی را به قدرت مفید تبدیل کنند.

تحقیقات جدید دانشکده مهندسی و کاربردی دانشگاه پنسیلوانیا ،  شکاف بین این دو فن آوری اساسی را برای اولین بار در قالب دستگاه محافظ فلزی - هوا پر می کند که از هر دو روش قبل بهترین استفاده را می کند. این دستگاه محافظ هوا فلزی مانند باتری عمل می کند ، به این دلیل که با شکستن مکرر و تشکیل یک سری پیوندهای شیمیایی ، برق را تولید می کند. اما مانند یک ماشین برداشت نیز کار می کند ، زیرا انرژی مورد نیاز ربات از خود تأمین می شود: بطور خاص ، پیوندهای شیمیایی موجود در فلز و هوای اطراف ربات.

این نوع منبع انرژی می تواند پایه و اساس الگویی جدید در دنیای روباتیک باشد. جایی که رباتها خودشان را با جستجو و خوردن فلز  - شکستن پیوندهای شیمیایی – سرپا نگه می دارند درست مانند انسان که برای زنده ماندن غذا می خورد.

انگیزه برای توسعه ماشینهای هوا - فلزی یا MAS از این واقعیت ناشی می شود که فن آوری هایی که مغز روبات ها را تشکیل می دهند و فناوری هایی که به آنها نیرو می بخشند ، وقتی صحبت از کوچک سازی می شود ، اساساً ناسازگار هستند. هرچه اندازه ترانزیستورهای انفرادی کوچک شود ، تراشه ها قدرت محاسبات بیشتری را در بسته های کوچکتر و سبک تر ایجاد می کنند. اما باتری ها در هنگام کوچکتر شدن به همان روش فایده ای ندارند.

این رابطه معکوس بین عملکرد محاسبات و ذخیره انرژی کار با دستگاه ها و ربات ها در مقیاس کوچک برای مدت طولانی را بسیار دشوار می کند. تعداد ربات ها به اندازه حشرات بوده ، اما آنها فقط می توانند یک دقیقه قبل از اینکه باتری آنها تمام شود، کار کنند.

از این بدتر ، اضافه کردن باتری بزرگتر باعث نمی شود که یک روبات بیشتر دوام داشته باشد. جرم اضافه شده انرژی بیشتری برای جابجایی می گیرد و انرژی اضافی تأمین شده توسط باتری بزرگتر را خنثی می کند. تنها راه برای شکستن این رابطه معکوس ناامید کننده، تلاش برای پیوند های شیمیایی به جای بسته بندی آنهاست.

برداشتگرها که انرژی خورشیدی ، حرارتی یا ارتعاشی را جمع آوری می کنند و نسبت به باتری ها بهتر مورد استفاده قرار می گیرند.

این نوع منبع انرژی می تواند پایه و اساس الگویی جدید در دنیای روباتیک باشد. جایی که رباتها خودشان را با جستجو و خوردن فلز  - شکستن پیوندهای شیمیایی – سرپا نگه می دارند درست مانند انسان که برای زنده ماندن غذا می خورد

اما مشکل این است که آنها چگالی توان کم دارند ، به این معنی که آنها نمی توانند به همان سرعتی که باتری قادر به تحویل انرژی است ، انرژی خود را به دستگاه منتقل کنند. MAS دارای چگالی با توان بالا است که ده برابر بهتر از بهترین برداشت ها می توانند انرژی را جمع آوری نموده و آن را به دستگاه منتقل کنند. MSA از شیمی باتری استفاده می کند، وزن زیادی ندارد ، زیرا  مواد شیمیایی را از محیط می گیرد.

از آنجا که جهان با روبات هایی که باهوش تر و تواناتر هستند روبه رو می شوند ، دیگر لازم نیست انرژی آنها را از پنل خورشیدی یا باتری تامین کنیم. آنها می توانند منابع انرژی را برای خود پیدا کنند ، دقیقاً مانند انسانها.  روزی ، این ربات هایی که اکنون به شارژ مجدد باتری های خود دارند، فقط نیاز به یافتن مقداری آلومینیوم برای غذا خوردن با MAS دارند ، که این امر به اندازه کافی قدرت لازم را برای کارکردن آن تا زمان بعدی غذا فراهم می کند.

یکی از مزایای استفاده از این روش امکان تولید ربات‌هایی سبک و سریع است. زیرا از این طریق باتری از ربات‌ها حذف می‌شود و با توجه به وزن قابل توجه باتری‌ها، این روش خلاقانه یکی از چالش‌های فراروی سبک سازی ربات‌ها را برطرف می‌کند.

در ربات مصرف کننده فلزات به عنوان منبع تأمین انرژی، برخی اجزای اصلی باتری‌ها مانند کاتد و الکترولیت‌ها نصب شده‌اند. اما به جای آن از هر سطح فلزی و به خصوص آلومینیوم که توسط این ربات بلعیده شود استفاده می‌شود. کاتد باتری این ربات از کربن ساخته شده و این کربن در درون یک پوشش پلی تترا فلورو اتیلن قرار گرفته و البته نانو میله‌های پلاتینیومی هم برای افزایش توان تولید انرژی به این مجموعه اضافه شده است. الکترولیت این باتری هم یک هیدروژل حاوی آب شور است.

با بلعیده شدن فلزات، سطوح فلزی به سرعت اکسید شده و فرایند تولید برق توسط باتری آغاز می‌شود. محققان می‌گویند این نوع باتری نسبت به باتری‌های مشابه مورد استفاده در ربات‌ها تا ده برابر کارآیی بیشتری دارد و امید می‌رود حتی بتوان در آینده از آن در خودروهای برقی نیز استفاده کرد.