روبوت على شكل خنفساء لا يحتاج إلى بطاريات

لطالما فكر علماء في تصميم روبوتات صغيرة قادرة على التنقل في بيئات لا يصلها الإنسان أو أنها تشكل خطراً كبيراً عليه، إلا أن إيجاد طريقة لمدها بالطاقة كان مستحيلاً حتى الآن.

إلا أن فريقاً في جماعة ساذرن كاليفورنيا حقق اختراقاً في هذا المجال مع تصميمه روبوتاً على شكل خنفساء وزنه 88 ميلغراماً، يعمل على الميثانول، ويستخدم نظام عضلات اصطناعية للزحف والتسلق، وحمل شحنات على ظهره لمدة ساعتين تقريباً.

ويبلغ طول هذا الروبوت 15 مليمتراً فقط، ما يجعله من «أخف الروبوتات التي صممت حتى الآن، ومن أكثرها استقلالية»، على ما أكد مخترعه شيوفنغ يانغ.

وأضاف يانغ، المعد الرئيس لمقالة تصف هذا الاختراع، نشرتها مجلة «سايسن روبوتيكس»: «أردنا أن نبتكر روبوتات بوزن وحجم شبيهين بحشرات حقيقية». وتكمن المشكلة في أن الروبوتات تحتاج إلى محركات تكون عادة كبيرة الحجم، وتحتاج إلى تيار كهربائي، ما يجعل وجود البطاريات ضرورياً.

وتزن أصغر البطاريات المتاحة راهناً 10 إلى 20 مرة أكثر من الخنفساء النمرية، وهي حشرة وزنها 50 ميلغراماً، استخدمها فريق العلماء مرجعاً في عملهم.

ولتجاوز هذه المشكلة، اخترع يانغ وزملاؤه نظام عضلات اصطناعية، يستند إلى الوقود السائل فاختاروا الميثانول، الذي يحوي طاقة أكثر بـ10 مرات من أي بطارية بالوزن نفسه.

وصنعت «العضلات» من أسلاك من النيكل-تيتانيوم، المعروفة أيضاً باسم «نينتينول»، التي يتقلص طولها عند تعرضها للحرارة، خلافاً لمعظم المعادن الأخرى التي تتمدد. وغُطي السلك بمسحوق البلاتينوم الذي يعمل كمحفز لاشتعال بخار الميثانول.

مع احتراق البخار المتصاعد من خزان الوقود في «الروبوت الخنفساء (روبيتل)، على مسحوق البلاتينوم، يتقلص السلك في ما تنغلق مجموعة من الصمامات الصغيرة جداً لوقف الاحتراق، فيبرد عندها السلك ويتمدد، ما يؤدي مجدداً إلى فتح الصمامات لتتكرر العملية إلى حين استهلاك الوقود بالكامل».

والعضلات الاصطناعية التي تتمدد وتتقلص موصولة إلى الأرجل الأمامية للروبوت عبر آلية نقل تسمح لها بالزحف. واختبر الفريق الروبوت على مساحات مسطحة ومنحنية مصنوعة من مواد ناعمة مثل الزجاج أو خشنة.

وأوضح يانغ أن «روبيتل» قادر على نقل حمولة تزيد 2.6 مرة على وزنه، على الظهر، وأن يتنقل مدة ساعتين بخزان وقود ممتلئ.

وأكد «بالمقارنة يبلغ وزن أصغر روبوت زاحف يعمل ببطارية غراماً واحداً، ويعمل لمدة 12 دقيقة تقريباً».

في المستقبل، قد تستخدم هذه الروبوتات الصغير جداً في مجموعة من الأمور، مثل التحقق من منشآت، أو في عمليات تفتيش وإنقاذ بعد كوارث طبيعية. وقد تساعد أيضاً في مهام مثل التلقيح الاصطناعي، أو عمليات إشراف بيئية.

وكتب عالما الروبوتات، راين تروبي وشونغوانغ لي، من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (إم آي تي) وهارفرد على التوالي، في تعليق مرافق أن «روبيتل» يشكل «محطة مثيرة جداً للاهتمام في علم الروبوتات الصغيرة»، مع وجود هامش تحسن أيضاً.

- «روبيتل» قادر على نقل حمولة تزيد 2.6 مرة على وزنه على الظهر لمدة ساعتين بخزان وقود ممتلئ.