Чтобы помочь исследовать опасные регионы или следить за окружающей средой, ученые пытались создать насекомых-киборгов, частично насекомых и, прежде всего, машины. Однако возможность удаленного управления насекомыми-киборгами в течение длительного времени необходима для того, чтобы их использование было жизнеспособным. Однако их выходная мощность ограничена менее чем одним мВт, что значительно ниже, чем требуется для беспроводного управления движением. Площадь устройства сбора энергии и нагрузка существенно снижают подвижность крошечных роботов.
Международная команда под руководством исследователей из RIKEN Кластер пионерских исследований (CPR) разработал систему для создания дистанционно управляемых тараканов-киборгов. Система состоит из крошечного модуля беспроводного управления, работающего от аккумулятор прилагается к Солнечная батарея. Насекомые могут двигаться благодаря гибким материалам и сверхтонкой электронике, несмотря на механические приспособления.
Ученые провели свои исследования, используя мадагаскарских тараканов длиной 6 см. Беспроводной модуль управления ногой и литий-полимерный аккумулятор были прикреплены к грудной клетке насекомого с использованием изготовленного на заказ рюкзака, созданного по образцу тела таракана. Рюкзак был напечатан на 3D-принтере из эластичного полимера и идеально повторял изогнутую поверхность таракана. Это позволило устойчиво закрепить жесткое электронное устройство на грудной клетке более месяца.
Кенджиро Фукуда, RIKEN CPR, сказал: «Сверхтонкий модуль органических солнечных элементов толщиной 0.004 мм был установлен на спинной стороне живота. Монтируемый на теле ультратонкий модуль органических солнечных элементов обеспечивает выходную мощность 17.2 мВт, что более чем в 50 раз превышает мощность современных устройств сбора энергии на живых насекомых».
Свобода движений стала возможной благодаря органическому Солнечная батареятонкая и гибкая конструкция и то, как она была прикреплена к насекомому. Ученые обнаружили, что брюшная полость меняет форму, а части экзоскелета накладываются друг на друга после тщательного наблюдения за типичным явлением. тараканьи движения.
Для этого они поместили на пленки клейкие и неклейкие участки, что позволило им сгибаться, оставаясь при этом прикрепленными. Тараканам потребовалось в два раза больше времени, чтобы пробежать то же расстояние, когда тестировались более тонкие пленки солнечных элементов, и им было трудно встать после падения на спину.
Как только эти компоненты были интегрированы в тараканов и провода, которые стимулируют сегменты ног, новые киборги были протестированы. Аккумулятор заряжали псевдосолнечным светом в течение 30 минут, а животных заставляли поворачиваться влево и вправо с помощью беспроводного пульта дистанционного управления.
Фукуда — сказал, «Учитывая деформацию грудной клетки и брюшной полости во время основных движений, гибридная электронная система из жестких и гибких элементов в грудной клетке и сверхмягких устройств в брюшной полости кажется эффективной конструкцией для тараканов-киборгов. Более того, поскольку деформация живота не является уникальной тараканы, наша стратегия может быть адаптирована к другим насекомым, таким как жуки или летающие насекомые, такие как цикады в будущем».
Справочник журнала:
- Какей Ю., Катаяма С., Ли С. и соавт. Интеграция сверхмягкого органического солнечного элемента, установленного на теле, на насекомых-киборгах с неповрежденной подвижностью. npj Flex Электрон 6, 78 (2022). ДОИ: 10.1038/s41528-022-00207-2
