כדי לעזור לחקור אזורים מסוכנים או לנטר את הסביבה, מדענים ניסו ליצור חרקי סייבורג, חרקים בחלקם, ובעיקר מכונות. עם זאת, היכולת לשלוט בחרקי סייבורג מרחוק לתקופות ממושכות היא הכרחית כדי שהשימוש בהם יהיה בר-קיימא. עם זאת, תפוקות ההספק שלהם מוגבלות לפחות ממיליוואט אחד, שהוא נמוך במידה ניכרת מאלה הנדרשים לבקרת תנועה אלחוטית. השטח והעומס של מכשיר איסוף האנרגיה פוגעים באופן משמעותי בניידותם של רובוטים זעירים.
צוות בינלאומי בראשות חוקרים ב- RIKEN אשכול למחקר חלוצי (CPR) הנדסה מערכת ליצירת תיקני סייבורג בשליטה מרחוק. המערכת מורכבת ממודול בקרה אלחוטי זעיר המופעל על ידי א סוללה נטענת המצורפת תא סולארי. החרקים עשויים לנוע בזכות חומרים גמישים ואלקטרוניקה דקה במיוחד, למרות הגאדג'טים המכניים.
המדענים ערכו את המחקר שלהם באמצעות תיקנים מדגסקר באורך 6 ס"מ. מודול בקרת הרגליים האלחוטי וסוללת הליתיום פולימר הורכבו לבית החזה של החרק תוך שימוש בתרמיל גב מותאם אישית שעוצב על פי גוף של ג'וק דגם. התרמיל הודפס בתלת מימד עם פולימר אלסטי והתאים בצורה מושלמת למשטח המעוקל של הג'וק. זה איפשר למכשיר האלקטרוני הקשיח להיות מותקן ביציבות על בית החזה במשך יותר מחודש.
קנג'ירו פוקודה, RIKEN CPR, אמר, "מודול התא הסולארי האורגני הדק במיוחד בעובי 0.004 מ"מ הותקן על הצד הגבי של הבטן. מודול התאים הסולאריים האורגניים הדקיקים המותקן על הגוף משיג תפוקת הספק של 17.2 מגוואט, יותר מפי 50 גדול יותר ממכשירי קצירת האנרגיה החדישים כיום על חרקים חיים".
חופש התנועה התאפשר בזכות האורגני תא סולאריהקונסטרוקציה הדקה והגמישה של והאופן שבו היא הוצמדה לחרק. המדענים גילו שהבטן משנה צורה וחלקים מהשלד החיצוני חופפים לאחר התבוננות מקרוב תנועות ג'וקים.
לשם כך, הם שילבו אזורים דביקים ולא-דביקים על הסרטים, מה שאפשר להם להתגמש בעודם מחוברים. לג'וקים לקח זמן רב פי שניים לרוץ את אותו המרחק כאשר נבדקו סרטי תאים סולאריים דקים יותר, והם התקשו לקום לאחר שנפלו על הגב.
לאחר שהרכיבים הללו שולבו בתוך הג'וקים והחוטים המגרים את מקטעי הרגליים, נבדקו הסייבורגים החדשים. הסוללה הוטענה באור פסאודו-שמש למשך 30 דקות, ובעלי חיים נאלצו לפנות ימינה ושמאלה באמצעות השלט האלחוטי.
פוקודה אמר, "בהתחשב בעיוות של בית החזה והבטן במהלך תנועה בסיסית, נראה שמערכת אלקטרונית היברידית של אלמנטים קשיחים וגמישים בבית החזה ומכשירי אולטרה-רך בבטן היא עיצוב יעיל עבור תיקני סייבורג. יתר על כן, שכן עיוות בטן אינו ייחודי ל תיקנים, ניתן להתאים את האסטרטגיה שלנו לחרקים אחרים כמו חיפושיות או חרקים מעופפים כמו ציקדות בעתיד."
עיון ביומן:
- Kakei, Y., Katayama, S., Lee, S. et al. שילוב של תא סולרי אורגני אולטרה-רך המותקן על הגוף על חרקי סייבורג עם ניידות שלמה. npj Flex Electron י"ב, 6 (78). DOI: 10.1038/s41528-022-00207-2
