Para ayudar a investigar regiones peligrosas o monitorear el medio ambiente, los científicos han estado intentando crear insectos cyborg, parcialmente insectos y principalmente máquinas. Sin embargo, la capacidad de controlar insectos cyborg de forma remota durante períodos prolongados es necesaria para que su uso sea viable. Sin embargo, sus salidas de potencia están limitadas a menos de un mW, que es considerablemente más bajo que los necesarios para el control de locomoción inalámbrico. El área y la carga del dispositivo de recolección de energía perjudican sustancialmente la movilidad de los pequeños robots.
Un equipo internacional dirigido por investigadores del RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) ha diseñado un sistema para crear cucarachas cyborg controladas a distancia. El sistema consta de un pequeño módulo de control inalámbrico alimentado por un batería recargable adjunto a un célula solar. Los insectos pueden moverse gracias a materiales flexibles y electrónica ultrafina, a pesar de los artilugios mecánicos.
Los científicos realizaron su investigación utilizando cucarachas de Madagascar de 6 cm de largo. El módulo inalámbrico de control de patas y la batería de polímero de litio se montaron en el tórax del insecto utilizando una mochila hecha a medida con el modelo del cuerpo de una cucaracha. La mochila se imprimió en 3D con un polímero elástico y se ajustaba perfectamente a la superficie curva de la cucaracha. Esto permitió que el dispositivo electrónico rígido se montara de manera estable en el tórax durante más de un mes.
Kenjiro Fukuda, RIKEN RCP, dijo: “El módulo de células solares orgánicas ultradelgadas de 0.004 mm de espesor se montó en el lado dorsal del abdomen. El módulo de células solares orgánicas ultradelgadas montado en el cuerpo logra una potencia de salida de 17.2 mW, más de 50 veces mayor que los dispositivos actuales de recolección de energía de última generación en insectos vivos”.
La libertad de movimiento fue posible gracias a la agricultura orgánica célula solarLa construcción delgada y flexible de 's y la forma en que se adjuntó al insecto. Los científicos descubrieron que el abdomen cambia de forma y partes del exoesqueleto se superponen después de observar de cerca las típicas movimientos de cucarachas.
Para hacer esto, intercalaron regiones adhesivas y no adhesivas en las películas, lo que les permitió flexionarse mientras permanecían adheridas. Las cucarachas tardaron el doble en correr la misma distancia cuando se probaron películas de células solares más delgadas, y tuvieron problemas para ponerse de pie después de caer de espaldas.
Una vez integrados estos componentes en las cucarachas y los cables que estimulan los segmentos de las patas, se probaron los nuevos cyborgs. La batería se cargó con pseudo-luz solar durante 30 minutos y se hizo que los animales giraran a la izquierda y a la derecha usando el control remoto inalámbrico.
Fukuda dijo, “Teniendo en cuenta la deformación del tórax y el abdomen durante la locomoción básica, un sistema electrónico híbrido de elementos rígidos y flexibles en el tórax y dispositivos ultrasuaves en el abdomen parece ser un diseño eficaz para las cucarachas cyborg. Además, dado que la deformación abdominal no es exclusiva de cucarachas, nuestra estrategia se puede adaptar a otros insectos como escarabajos o insectos voladores como cigarras en el futuro”.
Referencia de la revista:
- Kakei, Y., Katayama, S., Lee, S. et al. Integración de células solares orgánicas ultrasuaves montadas en el cuerpo de insectos cyborg con movilidad intacta. Electron flexible npj 6, 78 (2022). DOI: 10.1038/s41528-022-00207-2
