Para ajudar a investigar regiões perigosas ou monitorar o meio ambiente, os cientistas tentam criar insetos ciborgues, parcialmente insetos e principalmente máquinas. A capacidade de controlar insetos ciborgues remotamente por longos períodos é necessária para que seu uso seja viável. No entanto, suas saídas de energia são limitadas a menos de um mW, o que é consideravelmente menor do que o necessário para o controle de locomoção sem fio. A área e a carga do dispositivo de coleta de energia prejudicam substancialmente a mobilidade dos pequenos robôs.
Uma equipe internacional liderada por pesquisadores da RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) projetou um sistema para criar baratas ciborgues controladas remotamente. O sistema consiste em um pequeno módulo de controle sem fio alimentado por um bateria recarregável anexado a um célula solar. Os insetos podem se mover graças a materiais flexíveis e eletrônicos ultrafinos, apesar dos aparelhos mecânicos.
Os cientistas conduziram suas pesquisas usando baratas de Madagascar de 6 cm de comprimento. O módulo de controle de perna sem fio e a bateria de polímero de lítio foram montados no tórax do inseto utilizando uma mochila feita sob medida com o modelo do corpo de uma barata. A mochila foi impressa em 3D com um polímero elástico e se adaptou perfeitamente à superfície curva da barata. Isso permitiu que o dispositivo eletrônico rígido fosse montado de forma estável no tórax por mais de um mês.
Kenjiro Fukuda, RIKEN CPR, disse: “O módulo de célula solar orgânica ultrafina de 0.004 mm de espessura foi montado no lado dorsal do abdômen. O módulo de célula solar orgânica ultrafina montado no corpo atinge uma potência de 17.2 mW, mais de 50 vezes maior do que os atuais dispositivos de coleta de energia de última geração em insetos vivos.”
A liberdade de movimento foi possível graças à estrutura orgânica célula solara construção fina e flexível do inseto e a forma como se prendeu ao inseto. Os cientistas descobriram que o abdômen muda de forma e partes do exoesqueleto se sobrepõem depois de observar de perto movimentos de barata.
Para fazer isso, eles intercalam regiões adesivas e não adesivas nos filmes, permitindo que eles se flexionem enquanto permanecem presos. As baratas levaram o dobro do tempo para percorrer a mesma distância quando os filmes de células solares mais finos foram testados e tiveram problemas para se levantar depois de cair de costas.
Uma vez que esses componentes foram integrados às baratas e fios que estimulam os segmentos das pernas, os novos ciborgues foram testados. A bateria foi carregada com pseudo-sol por 30 minutos, e os animais foram feitos para virar à esquerda e à direita usando o controle remoto sem fio.
fukuda dito, “Considerando a deformação do tórax e do abdome durante a locomoção básica, um sistema eletrônico híbrido de elementos rígidos e flexíveis no tórax e dispositivos ultramacios no abdome parece ser um projeto eficaz para baratas ciborgues. Além disso, como a deformação abdominal não é exclusiva baratas, nossa estratégia pode ser adaptada a outros insetos como besouros ou insetos voadores como cigarras no futuro.”
Jornal de referência:
- Kakei, Y., Katayama, S., Lee, S. et ai. Integração de células solares orgânicas ultramacias montadas no corpo em insetos ciborgues com mobilidade intacta. npj elétron flexível 6 (78). DOI: 10.1038/s41528-022-00207-2
