เพื่อช่วยในการตรวจสอบพื้นที่อันตรายหรือตรวจสอบสภาพแวดล้อม นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามสร้างแมลงไซบอร์ก แมลงบางส่วน และเครื่องจักรเป็นหลัก ความสามารถในการควบคุมแมลงไซบอร์กจากระยะไกลเป็นระยะเวลานานนั้นจำเป็นต่อการใช้งาน อย่างไรก็ตาม เอาต์พุตกำลังถูกจำกัดให้น้อยกว่าหนึ่ง mW ซึ่งต่ำกว่าที่จำเป็นสำหรับการควบคุมการเคลื่อนที่แบบไร้สายอย่างมาก พื้นที่และโหลดของอุปกรณ์เก็บเกี่ยวพลังงานบั่นทอนความคล่องตัวของหุ่นยนต์ขนาดเล็กอย่างมาก
ทีมนานาชาตินำโดยนักวิจัยที่ RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) ได้ออกแบบระบบสำหรับการสร้างแมลงสาบไซบอร์กที่ควบคุมจากระยะไกล ระบบประกอบด้วยโมดูลควบคุมไร้สายขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนโดยa แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟ แนบกับ a โซล่าเซลล์. แมลงอาจเคลื่อนไหวได้ด้วยวัสดุที่ยืดหยุ่นและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบบางเฉียบ แม้จะมีอุปกรณ์เชิงกลก็ตาม
นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวิจัยโดยใช้แมลงสาบมาดากัสการ์ยาว 6 ซม. โมดูลควบคุมขาแบบไร้สายและแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์ถูกติดตั้งไว้ที่ทรวงอกของแมลงโดยใช้กระเป๋าเป้แบบสั่งทำพิเศษซึ่งออกแบบตามแบบร่างของแมลงสาบ กระเป๋าเป้สะพายหลังพิมพ์ 3 มิติด้วยโพลีเมอร์ยืดหยุ่นและปรับให้เข้ากับพื้นผิวโค้งของแมลงสาบได้อย่างสมบูรณ์แบบ สิ่งนี้ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แข็งแรงสามารถติดตั้งบนทรวงอกได้อย่างมั่นคงนานกว่าหนึ่งเดือน
Kenjiro Fukuda, RIKEN CPR กล่าวว่า “โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ออร์แกนิกที่มีความหนาเพียง 0.004 มม. ติดตั้งอยู่ที่ด้านหลังของช่องท้อง โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ออร์แกนิกแบบบางพิเศษที่ติดตั้งบนร่างกายให้กำลังไฟฟ้า 17.2 mW ซึ่งมากกว่าอุปกรณ์เก็บเกี่ยวพลังงานล้ำสมัยในปัจจุบันของแมลงที่มีชีวิตถึง 50 เท่า”
เสรีภาพในการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นได้ด้วยอินทรีย์ โซล่าเซลล์โครงสร้างที่บางและยืดหยุ่นและติดกับตัวแมลง นักวิทยาศาสตร์พบว่าช่องท้องเปลี่ยนรูปร่างและบางส่วนของโครงกระดูกภายนอกทับซ้อนกันหลังจากสังเกตลักษณะทั่วไปอย่างใกล้ชิด การเคลื่อนไหวของแมลงสาบ.
เมื่อต้องการทำเช่นนี้ พวกเขากระจายพื้นที่กาวและไม่ยึดติดบนฟิล์ม ปล่อยให้งอในขณะที่ยังคงติด แมลงสาบใช้เวลานานเป็นสองเท่าในระยะทางเดียวกันเมื่อทำการทดสอบฟิล์มเซลล์แสงอาทิตย์ที่บางกว่า และพวกมันมีปัญหาในการลุกขึ้นหลังจากตกลงบนหลังของพวกมัน
เมื่อส่วนประกอบเหล่านี้ถูกรวมเข้ากับแมลงสาบและสายไฟที่กระตุ้นส่วนขา ไซบอร์กตัวใหม่ก็ได้รับการทดสอบ แบตเตอรี่ถูกชาร์จด้วยแสงแดดเทียมเป็นเวลา 30 นาที และสัตว์ต่างๆ ถูกทำให้เลี้ยวซ้ายและขวาโดยใช้รีโมทคอนโทรลไร้สาย
ฟูกูดะ กล่าวว่า, “เมื่อพิจารณาถึงการเสียรูปของทรวงอกและหน้าท้องระหว่างการเคลื่อนไหวขั้นพื้นฐาน ระบบอิเล็กทรอนิกส์ไฮบริดขององค์ประกอบที่แข็งและยืดหยุ่นในทรวงอกและอุปกรณ์อัลตร้าซอฟต์ในช่องท้องดูเหมือนจะเป็นการออกแบบที่มีประสิทธิภาพสำหรับแมลงสาบไซบอร์ก นอกจากนี้เนื่องจากความผิดปกติของช่องท้องไม่ได้มีลักษณะเฉพาะกับ แมลงสาบกลยุทธ์ของเราสามารถปรับให้เข้ากับแมลงอื่นๆ เช่น แมลงปีกแข็ง หรือแมลงบินได้ เช่น จั๊กจั่น ในอนาคต”
การอ้างอิงวารสาร:
- Kakei, Y. , Katayama, S. , Lee, S. et al. การผสานรวมโซลาร์เซลล์ออร์แกนิก ultrasoft ที่ติดตั้งบนตัวกับแมลงไซบอร์กที่มีการเคลื่อนไหวที่ไม่เสียหาย npj เฟล็กซ์อิเลคตรอน 6, 78 (2022). ดอย: 10.1038/s41528-022-00207-2
