Per aiutare a indagare su regioni pericolose o monitorare l'ambiente, gli scienziati hanno tentato di creare insetti cyborg, in parte insetti e principalmente macchine. Tuttavia, la capacità di controllare gli insetti cyborg a distanza per lunghi periodi è necessaria affinché il loro uso sia praticabile. Tuttavia, le loro uscite di potenza sono limitate a meno di un mW, che è considerevolmente inferiore a quelle richieste per il controllo wireless della locomozione. L'area e il carico del dispositivo di raccolta dell'energia compromettono sostanzialmente la mobilità dei piccoli robot.
Un team internazionale guidato da ricercatori del RIKEN Il Cluster for Pioneering Research (CPR) ha progettato un sistema per la creazione di scarafaggi cyborg telecomandati. Il sistema è costituito da un minuscolo modulo di controllo wireless alimentato da a batteria ricaricabile allegato a celle a energia solare. Gli insetti possono muoversi grazie a materiali flessibili ed elettronica ultrasottile, nonostante i gadget meccanici.
Gli scienziati hanno condotto la loro ricerca utilizzando scarafaggi del Madagascar lunghi 6 cm. Il modulo di controllo delle gambe wireless e la batteria ai polimeri di litio sono stati montati sul torace dell'insetto utilizzando uno zaino su misura modellato sul corpo di un modello di scarafaggio. Lo zaino è stato stampato in 3D con un polimero elastico e si è conformato perfettamente alla superficie curva dello scarafaggio. Ciò ha consentito di montare stabilmente il dispositivo elettronico rigido sul torace per più di un mese.
Kenjiro Fukuda, RIKEN CPR, ha detto, “Il modulo a celle solari organiche ultrasottili di 0.004 mm di spessore è stato montato sul lato dorsale dell'addome. Il modulo a celle solari organiche ultrasottili montato sul corpo raggiunge una potenza di 17.2 mW, oltre 50 volte più grande degli attuali dispositivi di raccolta di energia all'avanguardia sugli insetti viventi.
La libertà di movimento è stata resa possibile grazie all'organico celle a energia solareLa costruzione sottile e flessibile e il modo in cui era attaccato all'insetto. Gli scienziati hanno scoperto che l'addome cambia forma e parti dell'esoscheletro si sovrappongono dopo aver osservato da vicino il tipico movimenti di scarafaggi.
Per fare ciò, hanno intervallato le regioni adesive e non adesive sulle pellicole, consentendo loro di flettersi rimanendo attaccate. Gli scarafaggi hanno impiegato il doppio del tempo per correre alla stessa distanza quando sono stati testati film di celle solari più sottili e hanno avuto problemi a rialzarsi dopo essere caduti sulla schiena.
Una volta che questi componenti sono stati integrati negli scarafaggi e nei cavi che stimolano i segmenti delle gambe, sono stati testati i nuovi cyborg. La batteria è stata caricata con pseudo-luce solare per 30 minuti e gli animali sono stati fatti girare a sinistra ea destra utilizzando il telecomando wireless.
Fukuda disse, “Considerando la deformazione del torace e dell'addome durante la locomozione di base, un sistema elettronico ibrido di elementi rigidi e flessibili nel torace e dispositivi ultramorbidi nell'addome sembra essere un progetto efficace per gli scarafaggi cyborg. Inoltre, poiché la deformazione addominale non è esclusiva di scarafaggi, la nostra strategia può essere adattata ad altri insetti come coleotteri o insetti volanti come le cicale in futuro".
Riferimento della Gazzetta:
- Kakei, Y., Katayama, S., Lee, S. et al. Integrazione di celle solari organiche ultramorbide montate sul corpo su insetti cyborg con mobilità intatta. npj elettrone flessibile 6, 78 (2022). DOI: 10.1038/s41528-022-00207-2
