«دماء صناعية» تساعد الروبوتات على القيام بمهام طويلة الأمد

السمكة الروبوت التي تم تصميمها (الفريق البحثي)

يدير البشر والكائنات الحية الأخرى الحياة من خلال أنظمة متكاملة، حيث تُخزّن الطاقة في احتياطيات الدهون المنتشرة في جميع أنحاء الجسم، ويقوم نظام الدورة الدموية المعقّد بنقل الأكسجين والمواد المغذية إلى تريليونات الخلايا، وهو ما يساعد على إنجاز المهام طويلة الأمد.
ربما لهذا السبب لا يزال الاتجاه نحو استبدال الروبوت بالبشر في كثير من المهام محدوداً، إذ يصطدم بطاقة الروبوتات المحدودة، التي لا تجعلها قادرة على الصمود لفترات طويلة في تلك المهام، مثل إيجاد أشخاص في حادث تحطم طائرة أو استكشاف في الفضاء أو إنجاز مهمة تحت الماء.
وفي محاولة لحل هذه المشكلة، استلهم فريق بحثي من جامعتي كورنيل وبنسلفانيا، طريقة عمل الأجسام البشرية، وقاموا بتصميم أسماك روبوتية بنظام يحاكي نظام الأوعية الدموية للإنسان الذي ينقل الدم والمواد المغذية الأخرى في جميع أنحاء الجسم، ونشروا دراسة في العدد الأخير من دورية «نيتشر» الشهرية في 20 يونيو (حزيران) الحالي.
ووفق ما جاء في الدراسة، فإن النظام الوعائي الاصطناعي لروبوتات الأسماك المصممة يوزع سائلاً هيدروليكياً كثيف الطاقة سماه الباحثون بـ«دم الروبوت» في جميع أجزاء الروبوت، ويتمتع هذا السائل بخصائص تخزين الطاقة.
ويقول روب شبرد، أستاذ الهندسة الميكانيكية والفضاء الجوي والباحث الرئيسي بالدراسة، في تقرير نشره موقع جامعة كورنيل بالتزامن مع نشر الدراسة: «في الطبيعة نرى كم من الوقت تستطيع الكائنات الحية أن تعمل أثناء القيام بمهام معقدة، ولا تستطيع الروبوتات أداء مهام مماثلة لفترة طويلة، ونهجنا المستوحى من الحيوية يمكن أن يزيد بشكل كبير من كثافة الطاقة ويسمح للروبوتات بالبقاء متنقّلةً لفترة أطول بكثير».
ويعتمد المهندسون عادة على بطاريات تسمى «الليثيوم أيون» لإمكاناتها الكثيفة في تخزين الطاقة، لكن هذه البطاريات الصلبة تحفظ الطاقة في خزان داخلي، بينما اعتمد التصميم الحالي على بطاريات تدفق الأكسدة (RFB)، التي تقوم بتخزين الطاقة في صورة سائلة، وهذا من شأنه أن يزيد من كثافة الطاقة دون زيادة الوزن.
وتُستخدم بطاريات تدفق الأكسدة عادة في التطبيقات الثابتة الكبيرة، مثل تخزين الطاقة من مصادر الرياح والطاقة الشمسية، وعانى تصميمها تاريخياً من انخفاض كثافة الطاقة والجهد التشغيلي، وقد تغلب الباحثون على هذه المشكلات عن طريق توصيل خلاياها بشكل متسلسل، وزيادة كثافة الطاقة إلى أقصى حد، من خلال توزيع الأقطاب الكهربائية، في جميع أنحاء مناطق الزعانف بالسمكة الروبوت التي صممها الباحثون.
ويوضح شبرد كيفية تصميم الروبوت الذي يستخدم هذه الطريقة لتخزين الطاقة، قائلاً: «صُمّم الهيكل الخارجي من السليكون ومواد تسمح للروبوت بالانحناء مثل السمكة، ويستخدم الروبوت الطاقة المنقولة إلى الزعانف من ضخ بطارية خلية التدفق، وحقق الباحثون كثافة طاقة تساوي نحو نصف كثافة بطارية (الليثيوم أيون)».
ويعتقد شبرد أن هذه الروبوتات يمكن أن تتجول قريباً في محيطات الأرض للقيام بمهام علمية حيوية، مثل أخذ عينات من الشعاب المرجانية، يمكن أيضاً إرسال هذه الروبوتات للقيام بمهام الاستكشاف تحت الماء.