روبات‌هايي كه غذا مي‌خورند!

"كريس ملهويش"3 مدير يك آزمايشگاه علوم روباتي مي‌گويد اين روبات‌ها به يك سيستم گوارش مصنوعي احتياج داشتند. او از سه سال پيش تاكنون به همراه گروه كاري‌اش روي اين موضوع كار كرده است كه در نتيجه موفق به ساخت روبات اكوبوت43 شده‌اند.
ملهويش تاكيد مي‌كند كه diarrhoea-bot روبات خيلي بهتري خواهد بود. البته اين روبات هم زباله توليد خواهد كرد؛ اما اولين روباتي است كه با سوخت آلي و بدون كمك انسان كار مي‌كند. مدل‌هاي قديمي‌تر اكوبوت نشان دادند كه مي‌توان نيروي كافي را براي انجام فعاليت‌هاي اوليه روبات و بعضي از رفتارهاي پيچيده‌تر روبات، مانند حركت به سمت منبع نور، توليد كرد. هرچند بعد از تغذيه روبات، كار تميز كردن و جمع آوري فضولات توسط انسان انجام مي‌شود.
با طراحي يك دستگاه گوارش در روبات، اكوبوت 3 مي‌تواند به مدت يك هفته به فعاليت خود بدون دخالت انسان ادامه دهد و بدون كمك، از آب و غذاي مخصوص خود استفاده كند. اكوبوت مثل يك روبات حرف‌گوش‌كن، هر بيست و چهار ساعت يك بار، زباله‌اش را در يك سطل آشغال خالي مي‌كند.
"يروپولوس"5 مي‌گويد راز اين سيستم هاضمه، در استفاده از سيستم بازيابي متكي بر يك پمپ رولي6 است كه با كمك نيروي جاذبه كار مي‌كند. اين سيستم مانند روده بزرگ انسان، حركات موجي شكل همراه با فشاري در طول مجرا ايجاد مي‌كند كه باعث خارج شدن مواد زايد از آن مي‌شود.
در ابتداي فرايند هضم، روبات با چسبيدن به يك تغذيه كننده، مواد غذايي لازم را به دست مي‌آورد. با اين كار، مقداري از محلول نيمه فرآوري شده مغذي وارد دهان روبات مي‌شود و از آنجا بين چهل و هشت MFC مجزا در درون روبات پخش مي‌شود. اين مايع در واقع غذايي شامل مواد معدني، نمك، مخمرها و مواد مغذي ديگر است. هرچند اين غذا ظاهر زشتي دارد و به ظاهر بدمزه است، اما براي باكتري‌هاي موجود در شكم روبات دلچسب‌ترين غذاست!
در قلب اين فرايند، يك واكنش اكسايش- كاهش قرار دارد كه در دهليز آند MFC روبات رخ مي‌دهد. همين‌طور كه باكتري مواد آلي را سوخت‌وساز مي‌كند، اتم‌هاي هيدروژن آزاد مي‌شوند. الكترون‌هاي هيدروژن، به الكترود مهاجرت كرده، جريان الكتريسيته توليد مي‌كنند. به طور همزمان، يون‌هاي هيدروژن از لايه نازك مبادله پروتون عبور مي‌كنند و وارد دهليز كاتد سلول MFC كه حاوي آب است مي‌شوند. در اينجا اكسيژن حل شده در آب با پروتون‌ها تركيب مي‌شود و آب بيشتري توليد مي‌كند. از آنجا كه مايع همراه غذا به مرور بخار مي‌شود، روبات بايد به طور مرتب آب بنوشد كه آن را از يك ورودي ديگر دريافت مي‌كند.
سلول‌ها در دو رديف بيست و چهارتايي قرار داده و به گونه‌اي طراحي شده‌اند كه نيروي جاذبه بتواند تمامي مواد هضم نشده باقي‌مانده را به سمت يك مخزن مركزي باريك هدايت و در آنجا جمع‌آوري كند. محتويات به طور مرتب از درون اين مخزن بازيافت و به مخزن تغذيه‌كننده روبات هدايت مي‌شوند تا قبل از دفع شدن، حداكثر انرژي از آن به دست آيد.

يروپولوس مي‌گويد: ‌"دفع مواد زايد نه تنها از پر و مسدود شدن سلول‌ها جلوگيري مي‌كند، بلكه هرگونه ماده اسيدي توليد شده در دستگاه گوارش روبات را كه ممكن است باعث مسموم كردن باكتري‌ها شود، از بين مي‌برد.‌" آن‌طور كه از شواهد برمي‌آيد، با وجود فرآيند بازيافت، سلول‌هاي سوختي قادرند چيزي در حدود يك درصد انرژي شيميايي موجود در غذايشان را استخراج كنند. بر پايه توضيحات يروپولوس، روبات در حال حاضر از قطعات موجود در بازار استفاده مي‌كند، بنابراين استفاده از قطعات سفارشي شده و تغيير شكل آنها به نحوي كه سطح تماس بيشتري داشته باشند تا باكتري‌ها بتوانند خود را به آن بچسبانند، مي‌توانند موجب توليد انرژي به مراتب بيشتري شود.
"رابرت فينكل‌اشتاين" كه سرپرستي پروژه EATR7 را در سازمان پروژه‌هاي تحقيقاتي پيشرفته وزارت دفاع آمريكا8 برعهده دارد، معتقد است كه كار كردن روي فناوري MFC اساسا بي‌فايده است؛ زيرا در تبديل انرژي بسيار ناكارآمد و كند است.
EATR به جاي خوردن يا هضم كردن مواد انرژي‌زاي آلي، انرژي خود را از سوزاندن آن به دست مي‌آورد. دانشمندان اين پروژه اميدوارند با استفاده از يك ماشين احتراق جديد، EATR بتواند با مصرف 60 كيلوگرم سوخت زيستي، مسافتي در حدود 160 كيلومتر را طي كند. فينكل‌اشتاين مي‌گويد كه با توجه به انرژي گرمايي به دست آمده از سوخت، اين كارايي از حد ميانگين يك خودرو بهتر است.
البته يكي از مزيت‌هاي MFC اين است كه تقريبا تمامي انرژي قابل استحصال از سوخت را مصرف مي‌كند، حتي آب اضافي كه از فرايند هضم به جا مي‌ماند نيز به نحوي به چرخه مصرف روبات باز گردانده مي‌شود. باكتري‌هاي موجود در دستگاه گوارش اكوبوت 3 از صدها گونه مختلف هستند كه مي‌توانند خود را با انواع مختلفي از مواد غذايي تطبيق دهند. يكي از ايده‌هايي كه گروه در حال كار روي آن است - و يكي از دلايلي كه از آب اضافي باقي‌مانده از هضم نيز استفاده مي‌كنند- استفاده از سلول‌هاي سوختي به عنوان سيستم تصفيه فاضلاب است.
ملهويش به شوخي مي‌گويد: ‌"كساني كه از روبات‌هاي گوشتخوار مي‌ترسند نگران نباشند، زيرا بيشتر انرژي به دست آمده صرف تغذيه سيستم گوارش روبات مي‌شود. ضمنا با سرعت حركت ميانگين بيست و يك سانتي‌متر در روز، احتمال اين‌كه روبات بتواند شما را شكار كند خيلي كم است!"

پي‌نوشت:
1- biomass
2- Microbial Fuel Cells
(دستگاه‌هاي بيوالكترومكانيكي كه با استفاده از كلوني باكتريايي مواد مغذي را تجزيه و به انرژي تبديل مي‌كنند)
3- Chris Melhuish/ 4- Ecobot III/ 5- Ieropoulos/ 6- roller pump يا peristaltic pump
7- Energetically Autonomous Tactical Robot
  (روبات تاكتيكي با تامين انرژي خودكار)
8- DARPA