В начале этого года робот пробежал полумарафон в Пекине за 2 часа 40 минут — медленнее, чем человек-победитель (чуть больше часа), но всё равно впечатляюще. Правда, была одна загвоздка: по пути ему трижды меняли батареи. Этот момент раскрывает главную проблему современной робототехники: энергию.
Ловкость есть — выносливости нет
Современные роботы умеют бегать, прыгать и карабкаться с почти животной грацией. Например, Spot и Atlas от Boston Dynamics демонстрируют феноменальную подвижность. Их двигатели даже эффективнее мышц живых существ. Но есть нюанс:
-
Spot работает всего 90 минут, затем час заряжается.
-
Собаки-хаски могут тянуть упряжку днями.
Проблема не в механике, а в энергоносителях. Большинство роботов используют литий-ионные батареи (как в смартфонах), но их ёмкость растёт медленно: +7% в год. Чтобы удвоить время работы робота, потребуется 10 лет.
Сравнение энергоёмкости:
| Источник | Энергия (кВт·ч/кг) |
|---|---|
| Жировая ткань | 9 |
| Литий-ионный аккумулятор | 0,25 |
Хаски весом 35 кг несёт в себе 68 кВт·ч энергии — столько же, сколько батарея Tesla Model 3. Роботу для аналогичной выносливости нужен аккумулятор в десятки раз мощнее.
Почему это важно?
Ограниченный запас энергии сужает сферу применения роботов:
-
Поисковые роботы не успевают найти людей в зоне бедствия.
-
Сельскохозяйственные машины тратят время на подзарядку.
-
Медроботы требуют сложной логистики питания.
Где искать решение?
-
Батареи нового поколения
-
Литий-серные и металловоздушные аккумуляторы теоретически приближаются к энергоёмкости жира. Но пока они плохо перезаряжаются и деградируют.
-
-
Быстрая зарядка
-
Некоторые прототипы заряжаются за минуты, но это снижает срок службы батареи и требует мощной инфраструктуры.
-
-
«Питание» вместо зарядки
Самый радикальный подход — заставить роботов «есть», как живые существа. Исследования идут в двух направлениях:-
Химические «желудки»
Роботы смогут перерабатывать алюминий или другие высокоэнергетические материалы в электричество. -
«Кровеносные системы»
Например, роборыба с жидкостным энергоносителем (аналог крови) увеличила запас энергии в 3 раза — это эквивалент 16 лет прогресса в батареях.
-
Будущее: роботы с метаболизмом
В перспективе синтетический метаболизм сможет не только питать роботов, но и:
-
Регулировать температуру через циркулирующие жидкости.
-
«Залечивать» повреждения с помощью запасённых материалов.
-
Распределять энергию по всему «телу», как у живых организмов.
Примеры проектов:
-
Robo-bee (Гарвард) — микроробот, получающий энергию от лазерной «подпитки».
-
EcoBot (Бристоль) — устройство, работающее на органических отходах.
Вывод
Роботы уже обогнали природу в ловкости, но проигрывают в выносливости. Чтобы они стали по-настоящему полезными — будь то спасение людей или работа в поле, — нужно переосмыслить их энергосистемы. Возможно, ответ лежит не в улучшении батарей, а в создании искусственного метаболизма.
P.S. Если роботы научатся «переваривать» топливо, как живые существа, это изменит не только технику, но и наше представление о границе между машиной и организмом.
