الحل السحري .. حلم الطاقة المستدامة والروبوتات المتنقلة

تزداد شعبية الروبوتات المتنقلة عبر قطاعات الأعمال؛ حيث يتم استخدامها للمساعدة في إنجاز المهام المستحيلة على العاملين من البشر.

الروبوت المتنقل هو عبارة عن آلة يتم التحكم فيها بواسطة برامج استشعار عن بعد وتقنيات أخرى لتحديد محيطه والتحرك في بيئته. تعمل الروبوتات المتنقلة باستخدام مزيج من الذكاء الاصطناعي (AI) والعناصر الآلية المادية، مثل العجلات والمسارات والساقين.

هذا، وتجدُر الإشارة إلى أنه تم إنشاء أول روبوت متنقل في عام 1948 من قبل الدكتور ويليام جراي والتر في بريستول في المملكة المتحدة. وفي الوقت الحالي، سجل مخزون الروبوتات المتنقلة في جميع أنحاء العالم رقمًا قياسيًّا بلغ نحو 3.5 مليون وحدة – بقيمة قُدرت بـحوالي 15.7 مليار دولار أمريكي.

تتضمن أمثلة الروبوتات المتنقلة المختلفة ما يلي:
- الروبوتات القطبية المصممة لاجتياز البيئات الجليدية غير المستوية.

- الروبوتات الجوية، والمعروفة أيضًا باسم المركبات الجوية غير المأهولة (UAVs) أو الطائرات بدون طيار، والتي تطير في الهواء.

- الروبوتات الأرضية أو المنزلية، أو المركبات الأرضية غير المأهولة (UGVs)، التي تتنقل على اليابسة أو داخل المنازل.

- الروبوتات تحت الماء، أو المركبات ذاتية القيادة تحت الماء (AUVs)، التي يمكنها توجيه نفسها والسفر عبر الماء.

- الروبوتات المتنقلة المُصممة لنقل المواد والإمدادات في جميع أنحاء بيئة العمل.

تشمل الوظائف الأساسية للروبوت المتحرك في القدرة على التحرك والاستكشاف، ونقل الحمولات، واستكمال المهام المعقدة باستخدام نظام داخلي، كما يتم استخدام الروبوتات المتنقلة للوصول إلى مناطق، مثل محطات الطاقة النووية لتفتيشها ومراقبتها، حيث تجعل العوامل مثل الإشعاع العالي، المنطقة شديدة الخطورة على البشر.

يوفر النفط والغاز البحري، خاصة في المياه العميقة أو العميقة للغاية، مجالًا هائلاً للروبوتات التي تدعم الذكاء الاصطناعي، ليس فقط لإنقاذ البشر من العمل في مثل هذه الظروف القاسية ولكن أيضًا للعثور على الهيدروكربونات بشكل أكثر كفاءة وفعالية. وبالتالي، يعمل الروبوت بشكل مستقل من خلال مجموعة من التقنيات المبتكرة، مثل كاميرات تصوير الغاز، وروبوتات الشم، وأجهزة الاستشعار المثبتة على الأقمار الصناعية لرصد المحيطات، ورسم خرائط للمناطق العميقة، وتحليل التغيرات بمرور الوقت؛ حيث تتحرك الطائرات بدون طيار ببطء فوق قاع المحيط لاكتشاف وتحليل النفط والغاز الطبيعي المتسرب من الشقوق الصخرية.

على صعيد آخر، تُساعد الروبوتات في تحقيق أهداف طموحة لنشر الطاقة الشمسية؛ لأنها تجعل بناء الطاقة الشمسية أكثر كفاءة مع تقصير أوقات تدريب المشغل، كما توفر الروبوتات طريقة لتقليص العمالة والوقت اللازمين لنشر الطاقة الشمسية على نطاق المرافق.

كفاءة الطاقة هي المفتاح لتحسين القدرة التنافسية للشركات وسط ارتفاع تكاليف الطاقة. وفي هذا الإطار، يساعد اعتماد الروبوتات في نواحٍ عديدة على تقليل استهلاك الطاقة في التصنيع، وذلك بالمقارنة مع خطوط التجميع التقليدية؛ حيث يمكن تحقيق وفورات كبيرة في الطاقة من خلال تقليل التسخين. في الوقت نفسه، تعمل الروبوتات بسرعة عالية وبالتالي زيادة معدلات الإنتاج بحيث يصبح التصنيع أكثر كفاءة في الوقت والطاقة.

تم تصميم روبوتات اليوم لاستهلاك طاقة أقل، بما يؤدي إلى انخفاض تكاليف التشغيل، وبناءً عليه، تستخدم الشركات الروبوتات الصناعية المجهزة بتقنية توفير الطاقة: أي أن أدوات التحكم في الروبوت قادرة على تحويل الطاقة الحركية إلى كهرباء وإعادتها إلى شبكة الطاقة. تقلل هذه التقنية بشكل كبير من الطاقة المطلوبة لتشغيل الروبوت.

كما هناك ميزة أخرى هي وضع توفير الطاقة الذكي الذي يتحكم في إمداد الطاقة للروبوت عند الطلب طوال يوم العمل؛ نظرًا لأن المنشآت الصناعية تحتاج إلى مراقبة استهلاكها للطاقة حتى اليوم، فمن المحتمل أن تصبح مستشعرات الطاقة المتصلة هذه معيارًا صناعيًا للحلول الروبوتية.

من المحتمل أن تستفيد الروبوتات المستقلة من موارد الطاقة النظيفة أكثر من التقنيات الأخرى، عن طريق جمع الطاقة من الطاقة الشمسية أو موجات المد والجزر واستبدال أجزاء الجسم المكسورة بقطع غيار تعود إلى الطبيعة. فنجد على سبيل المثال: الطاقة الشمسية، التي توفر مصدر طاقة لروبوتات استكشاف الفضاء، يمكن تخزينها في بطارية الروبوت لتوفير طاقة ثابتة على مدى فترة زمنية طويلة. فكلما كان الروبوت أصغر حجمًا وأخف وزنًا، زادت كفاءة استخدام الطاقة الشمسية عن طاقة الوقود.

- يمكن للروبوتات مساعدة الأمم المتحدة في تحقيق الهدف (3) من أهداف التنمية المستدامة المتعلق بجودة الهواء. وذلك من خلال استخدام الطائرات بدون طيار التي تُعُّد الأداة المثالية لمراقبة جودة الهواء وجمع المعلومات في الوقت الفعلي في جميع أنحاء العالم. وعليه، فقد قام فريق من الباحثين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتصميم منصة ذاتية للطائرات بدون طيار تجمع بيانات جودة الهواء من تلقاء نفسها، وتساعد في جعل مراقبة جودة الهواء في متناول المجتمعات ذات الدخل المنخفض، والتي تتأثر كثيرًا بتلوث الهواء.

- يمكن للروبوتات مساعدة الأمم المتحدة في تحقيق الهدف (7) الخاص بالطاقة النظيفة، التي تُمثل إحدى ركائز المستقبل المستدام. وبناء على ذلك، فقد تم تجهيز الروبوتات جيدًا لمساعدة العالم على تحقيق ذلك الهدف "طاقة نظيفة وبأسعار معقولة" من خلال أتمتة تصنيع البنى التحتية للطاقة النظيفة مثل الألواح الشمسية وتوربينات الرياح. وفي هذا الصدّد، قامت شركة Absolicon السويدية المصنعة للطاقة النظيفة بالفعل ببناء مصنع مؤتمت بالكامل لإنتاج أجزاء لمولدات الحرارة الشمسية. هذا، ويُمكن أن تساعد الروبوتات أيضًا في الحفاظ على البنية التحتية للطاقة النظيفة؛ حيث تم تطوير روبوتًا ذاتيًا ينظف الألواح الشمسية بدون ماء - حتى أنه لا يعمل بالوقود، يتحرك الروبوت على طول الألواح الشمسية وينظفها باستخدام القماش والهواء، مما يسمح للألواح بالحفاظ على ذروة تجميع الطاقة.

- يمكن للروبوتات مساعدة الأمم المتحدة في تحقيق الأهداف (9، 12، 13)؛ حيث يمكن أن تساعد الروبوتات في إعادة التدوير وتحديداً في الهدف 9 الخاص بـ "الصناعة والابتكار والبنية التحتية"، والهدف 12 الخاص بـ "الاستهلاك والإنتاج"، والهدف 13 الخاص بـ "العمل المناخي"؛ حيث تعمل الروبوتات على أتمتة الفرز في مراكز إعادة التدوير، مما يؤدي إلى إعادة تدوير أكثر دقة وكفاءة. ومن ثمَّ، فإن إعادة التدوير الأكثر كفاءة تعني أن الشركات المصنعة يمكنها إزالة المزيد من التلوث البيئي. هذا، بالإضافة إلى أن هناك روبوتات نانوية - روبوتات صغيرة للغاية - يمكنها تطهير مياه الصرف باستخدام المغناطيس. لا تتطلب الروبوتات وقودًا ويمكنها التخلص من الملوثات مثل الزرنيخ في ساعات.

تعد بطاريات الروبوت المحمول، في معظم الحالات، أكبر قيود انتشار الروبوت؛ علاوة على إن التقدم في تطوير البطاريات حاليًا بطيء جدًا بحيث لا يلحق بالطلب على استقلالية الروبوت ومتطلبات النطاق، مما يحد من تطوير الروبوتات المتنقلة، لذا تظهر الحاجة إلى إلى مزيد من البحث المكثف وأعمال التنفيذ لتجنب سنوات من التأخير في هذا المجال.

بحلول عام 2030، من المتوقع وفقًا لمجلة Nature أن يتوسع تطوير مصادر الطاقة للروبوتات المتنقلة إلى ما هو أبعد من البطاريات.

وأحد الأمثلة على ذلك، هو تجهيز الروبوتات التي تعمل في المواقع النائية، لجمع الطاقة من بيئتها المحلية لزيادة طاقتها المخزنة؛ حيث يمكن أن تجمع الروبوتات الطاقة في شكل موجات الراديو أو ضوء الشمس. ومع ذلك، فإن تجميع الطاقة ليس بنفس كفاءة البطاريات أو أجهزة الشحن اللاسلكية؛ ولكن يمكن أن يعمل الروبوت في أي بيئة مناسبة بدون معدات شحن خاصة -وفي هذا الصدّد- كانت هناك عروض توضيحية لخلايا الوقود الميكروبية الدقيقة التي تحركها البكتيريا، أو 'البطاريات الحيوية'، والتي يمكنها جمع الطاقة من الكائنات الحية المحلية لتوفير طاقة تكميلية.