Za pomoč pri raziskovanju nevarnih območij ali nadzoru okolja so znanstveniki poskušali ustvariti žuželke kiborge, delno žuželke in predvsem stroje. Zmožnost nadzora kiborg insektov na daljavo za daljša obdobja pa je potrebna, da je njihova uporaba uspešna. Vendar so njihove izhodne moči omejene na manj kot en mW, kar je precej manj od tistih, ki so potrebne za brezžično krmiljenje gibanja. Območje in obremenitev naprave za pridobivanje energije bistveno zmanjšata mobilnost majhnih robotov.
Mednarodna ekipa pod vodstvom raziskovalcev na RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) je izdelal sistem za ustvarjanje daljinsko vodenih kiborg ščurkov. Sistem je sestavljen iz majhnega brezžičnega krmilnega modula, ki ga napaja a akumulatorska baterija priloženo k a sončna celica. Žuželke se kljub mehanskim pripomočkom lahko premikajo zahvaljujoč prožnim materialom in ultratanki elektroniki.
Znanstveniki so svojo raziskavo opravili s 6 cm dolgimi madagaskarskimi ščurki. Brezžični modul za nadzor nog in litijeva polimerna baterija sta bila nameščena na prsni koš žuželke z uporabo po meri izdelanega nahrbtnika, oblikovanega po modelu telesa ščurka. Nahrbtnik je bil 3D natisnjen z elastičnim polimerom in se je popolnoma prilagodil ukrivljeni površini ščurka. To je omogočilo, da je bila toga elektronska naprava več kot mesec dni stabilno nameščena na prsnem košu.
Kenjiro Fukuda, RIKEN CPR, je dejal, »Ultratanek modul organskih sončnih celic debeline 0.004 mm je bil nameščen na hrbtni strani trebuha. Ultratanek modul organskih sončnih celic, nameščen na telesu, doseže izhodno moč 17.2 mW, kar je več kot 50-krat več kot trenutne najsodobnejše naprave za pridobivanje energije na živih žuželkah.«
Svobodo gibanja je omogočila organska sončna celicatanka in prožna konstrukcija ter način pritrditve na žuželko. Znanstveniki so ugotovili, da trebuh spremeni obliko in se deli eksoskeleta prekrivajo po natančnem opazovanju tipičnih gibi ščurkov.
Da bi to naredili, so na filme vmešali lepljive in nelepljive dele, kar jim je omogočilo, da se upognejo, medtem ko ostanejo pritrjeni. Ščurki so potrebovali dvakrat več časa, da so pretekli enako razdaljo, ko so testirali tanjše folije sončnih celic, in so imeli težave pri vstajanju po padcu na hrbet.
Ko so te komponente vgradili v ščurke in žice, ki stimulirajo segmente nog, so testirali nove kiborge. Baterijo so polnili s psevdosončno svetlobo 30 minut, živali pa so prisilili, da se obračajo levo in desno z brezžičnim daljinskim upravljalnikom.
fukuda je dejal, »Glede na deformacijo prsnega koša in trebuha med osnovnim gibanjem se zdi, da je hibridni elektronski sistem togih in prožnih elementov v prsnem košu in ultramehkih naprav v trebuhu učinkovita zasnova za kiborške ščurke. Poleg tega, ker deformacija trebuha ni edinstvena ščurki, lahko našo strategijo v prihodnosti prilagodimo drugim žuželkam, kot so hrošči, ali letečim žuželkam, kot so škržati.«
Referenca dnevnika:
- Kakei, Y., Katayama, S., Lee, S. et al. Integracija ultramehke organske sončne celice, nameščene na telo, na žuželke kiborg z nedotaknjeno mobilnostjo. npj Flex Electron 6, 78 (2022). DOI: 10.1038/s41528-022-00207-2
