危険な地域の調査や環境の監視を支援するために、科学者はサイボーグ昆虫、部分的に昆虫、そして主に機械を作成しようと試みてきました。 ただし、サイボーグ昆虫を長期間遠隔操作できる能力は、サイボーグ昆虫の使用が実行可能であるために必要です。 ただし、それらの電力出力は XNUMX mW 未満に制限されており、ワイヤレス移動制御に必要な電力よりもかなり低い値です。 エネルギー ハーベスティング デバイスの面積と負荷は、小型ロボットの機動性を大幅に損ないます。
の研究者が率いる国際チーム 理研 Cluster for Pioneering Research (CPR) は、遠隔操作のサイボーグ ゴキブリを作成するためのシステムを設計しました。 このシステムは、小型の無線制御モジュールで構成されており、 充電式バッテリー に添付 太陽電池. 昆虫は、機械的なガジェットにもかかわらず、柔軟な素材と極薄の電子機器のおかげで動くことができます。
科学者たちは、体長 6 cm のマダガスカルゴキブリを使って研究を行いました。 ワイヤレスレッグコントロールモジュールとリチウムポリマー電池は、モデルのゴキブリの体の後に作られたカスタムメイドのバックパックを利用して、昆虫の胸部に取り付けられました. バックパックは弾性ポリマーで 3D プリントされ、ゴキブリの曲面に完全に適合しました。 これにより、剛性電子デバイスを胸部に XNUMX か月以上安定して取り付けることができました。
理研CPRの福田健次郎は、次のように述べています。 「腹部の背側には、厚さ0.004mmという極薄の有機太陽電池モジュールが搭載されていました。 ボディに取り付けられた超薄型有機太陽電池モジュールは、17.2 mW の電力出力を達成します。これは、生きている昆虫の現在の最先端のエネルギー ハーベスティング デバイスの 50 倍以上です。」
有機的なおかげで自由な動きが可能になりました 太陽電池の薄くて柔軟な構造と、それが昆虫に取り付けられた方法。 科学者たちは、腹部の形状が変化し、外骨格の一部が重なり合っていることを発見しました。 ゴキブリの動き.
これを行うために、彼らは接着剤と非接着剤の領域をフィルムに散在させ、接着したままで屈曲できるようにしました。 ゴキブリは、より薄い太陽電池フィルムをテストした場合、同じ距離を走るのに XNUMX 倍の時間がかかり、仰向けになってから立ち上がるのに苦労しました。
これらのコンポーネントがゴキブリと足の部分を刺激するワイヤーに組み込まれると、新しいサイボーグがテストされました。 バッテリーを疑似太陽光で30分間充電し、ワイヤレスリモコンを使って動物を左右に回転させました。
福田 と, 「基本的な移動中の胸部と腹部の変形を考慮すると、胸部の剛性と柔軟な要素と腹部の超軟質デバイスのハイブリッド電子システムは、サイボーグ ゴキブリにとって効果的な設計であるように思われます。 また、腹部の変形は女性特有のものではないので、 ゴキブリ, 私たちの戦略は、将来的にカブトムシのような他の昆虫や蝉のような飛ぶ昆虫に適応することができます.
ジャーナルリファレンス：
- 筧陽一、片山真一、李真一 他無傷の可動性を備えたサイボーグ昆虫への身体に取り付けられた超軟質有機太陽電池の統合。 npj フレックスエレクトロン 6、78（2022）。 DOI： 10.1038/s41528-022-00207-2
