위험한 지역을 조사하거나 환경을 모니터링하기 위해 과학자들은 사이보그 곤충, 부분적으로는 곤충, 주로 기계를 만들려고 시도했습니다. 그러나 장기간 사이보그 곤충을 원격으로 제어할 수 있는 능력은 실행 가능한 사용을 위해 필요합니다. 그러나 전력 출력은 XNUMXmW 미만으로 제한되어 무선 이동 제어에 필요한 것보다 상당히 낮습니다. 에너지 수확 장치의 면적과 부하는 소형 로봇의 이동성을 크게 저하시킵니다.
연구원들이 이끄는 국제 팀 理研 CPR(Cluster for Pioneering Research)은 원격 제어 사이보그 바퀴벌레를 만들기 위한 시스템을 설계했습니다. 시스템은 전원 공급 장치에 의해 구동되는 작은 무선 제어 모듈로 구성됩니다. 충전식 배터리 ~에 붙은 태양 전지. 곤충은 기계 장치에도 불구하고 유연한 재료와 초박형 전자 장치 덕분에 움직일 수 있습니다.
과학자들은 6cm 길이의 마다가스카르 바퀴벌레를 사용하여 연구를 수행했습니다. 바퀴벌레 모형의 몸을 본뜬 맞춤형 배낭을 이용해 무선 다리 제어 모듈과 리튬 폴리머 배터리를 곤충의 흉부에 장착했다. 배낭은 탄성 폴리머로 3D 인쇄되었으며 바퀴벌레의 곡면과 완벽하게 일치했습니다. 이를 통해 단단한 전자 장치를 한 달 이상 흉부에 안정적으로 장착할 수 있었습니다.
RIKEN CPR의 후쿠다 겐지로(Fukuda Kenjiro)는 다음과 같이 말했습니다. “0.004mm 두께의 초박형 유기태양전지 모듈을 복부 등쪽에 장착했습니다. 몸에 장착된 초박형 유기 태양 전지 모듈은 17.2mW의 출력을 달성하며, 이는 살아있는 곤충에 대한 현재의 최첨단 에너지 수확 장치보다 50배 이상 큰 것입니다.”
유기물 덕분에 자유로운 움직임이 가능했습니다. 태양 전지의 얇고 유연한 구조와 곤충에 부착된 방식. 과학자들은 복부의 모양이 변하고 외골격의 일부가 겹친다는 것을 발견했습니다. 바퀴벌레 움직임.
이를 위해 접착 및 비접착 영역을 필름에 산재하여 접착 상태를 유지하면서 구부릴 수 있도록 했습니다. 바퀴벌레는 더 얇은 태양전지 필름을 테스트했을 때 같은 거리를 XNUMX배 더 오래 달렸고 엎드려서 일어서기가 어려웠습니다.
다리 부분을 자극하는 바퀴와 와이어에 이러한 구성 요소가 통합되면 새로운 사이보그가 테스트되었습니다. 유사 태양광으로 배터리를 30분간 충전하고, 무선 리모콘을 이용하여 동물을 좌우로 회전시켰다.
후쿠다 말했다, “기본적인 운동 중 흉부와 복부의 변형을 고려할 때, 흉부에는 단단하고 유연한 요소가, 복부에는 초연성 장치가 결합된 하이브리드 전자 시스템이 사이보그 바퀴벌레에 효과적인 설계로 보입니다. 또한 복부 변형은 고유 한 것이 아니기 때문에 바퀴벌레, 우리의 전략은 미래에 딱정벌레와 같은 다른 곤충이나 매미와 같은 날아다니는 곤충에 적용될 수 있습니다.”
저널 참조 :
- Kakei, Y., Katayama, S., Lee, S. et al. 온전한 이동성을 가진 사이보그 곤충에 몸에 장착된 초연성 유기 태양 전지의 통합. npj 플렉스 전자 6, 78(2022). DOI: 10.1038/s41528-022-00207-2
