For å hjelpe til med å undersøke farlige områder eller overvåke miljøet, har forskere forsøkt å lage cyborg-insekter, delvis insekter og først og fremst maskiner. Evnen til å kontrollere cyborginsekter eksternt i lengre perioder er imidlertid nødvendig for at bruken skal være levedyktig. Imidlertid er effektutgangene begrenset til mindre enn én mW, noe som er betydelig lavere enn det som kreves for trådløs bevegelseskontroll. Energihøstingsenhetens areal og belastning svekker betraktelig små roboters mobilitet.
Et internasjonalt team ledet av forskere ved RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) har utviklet et system for å lage fjernstyrte cyborg-kakerlakker. Systemet består av en liten trådløs kontrollmodul drevet av en oppladbart batteri festet til a solcelle. Insektene kan bevege seg takket være fleksible materialer og ultratynn elektronikk, til tross for de mekaniske dingsene.
Forskerne utførte sin forskning ved å bruke 6 cm lange Madagaskar-kakerlakker. Den trådløse benkontrollmodulen og litiumpolymerbatteriet ble montert på insektets thorax ved hjelp av en skreddersydd ryggsekk laget etter en modell av en kakerlakks kropp. Ryggsekken ble 3D-printet med en elastisk polymer og passet perfekt til den buede overflaten på kakerlakken. Dette gjorde at den stive elektroniske enheten kunne være stabilt montert på thorax i mer enn en måned.
Kenjiro Fukuda, RIKEN HLR, sa, «Den ultratynne 0.004 mm tykke organiske solcellemodulen ble montert på dorsalsiden av magen. Den kroppsmonterte ultratynne organiske solcellemodulen oppnår en effekt på 17.2 mW, mer enn 50 ganger større enn dagens toppmoderne energiinnsamlingsutstyr på levende insekter.»
Bevegelsesfrihet ble muliggjort takket være det organiske solcellesin tynne og fleksible konstruksjon og måten den ble festet til insektet. Forskerne fant at magen endrer form og deler av eksoskjelettet overlapper hverandre etter å ha nøye observert typiske kakerlakkbevegelser.
For å gjøre dette blandet de selvklebende og ikke-klebende områder på filmene, slik at de kunne bøye seg mens de forble festet. Kakerlakkene brukte dobbelt så lang tid på å løpe samme strekning da tynnere solcellefilmer ble testet, og de fikk problemer med å reise seg etter å ha falt på ryggen.
Når disse komponentene ble integrert i kakerlakkene og ledningene som stimulerer bensegmentene, ble de nye cyborgene testet. Batteriet ble ladet med pseudo-sollys i 30 minutter, og dyrene ble tvunget til å svinge til venstre og høyre ved hjelp av den trådløse fjernkontrollen.
fukuda sa, "Med tanke på deformasjonen av thorax og abdomen under grunnleggende bevegelse, ser et hybrid elektronisk system av stive og fleksible elementer i thorax og ultramyke enheter i abdomen ut til å være en effektiv design for cyborg kakerlakker. Dessuten, siden abdominal deformasjon ikke er unik for kakerlakker, strategien vår kan tilpasses andre insekter som biller eller flygende insekter som sikader i fremtiden.»
Tidsreferanse:
- Kakei, Y., Katayama, S., Lee, S. et al. Integrasjon av kroppsmontert ultramyk organisk solcelle på cyborginsekter med intakt mobilitet. npj Flex Electron 6, 78 (2022). GJØR JEG: 10.1038/s41528-022-00207-2
