Để giúp điều tra các khu vực nguy hiểm hoặc giám sát môi trường, các nhà khoa học đã cố gắng tạo ra côn trùng người máy, một phần côn trùng và chủ yếu là máy móc. Tuy nhiên, khả năng kiểm soát côn trùng cyborg từ xa trong thời gian dài là cần thiết để việc sử dụng chúng trở nên khả thi. Tuy nhiên, công suất đầu ra của chúng bị giới hạn ở mức dưới một mW, thấp hơn đáng kể so với công suất cần thiết cho điều khiển đầu máy không dây. Diện tích và tải trọng của thiết bị khai thác năng lượng làm giảm đáng kể khả năng di chuyển của rô-bốt nhỏ.
Một nhóm quốc tế dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu tại RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) đã thiết kế một hệ thống để tạo ra những con gián cyborg được điều khiển từ xa. Hệ thống bao gồm một mô-đun điều khiển không dây nhỏ được cung cấp bởi một pin sạc gắn liền với một pin mặt trời. Côn trùng có thể di chuyển nhờ các vật liệu linh hoạt và thiết bị điện tử siêu mỏng, bất chấp các thiết bị cơ học.
Các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu của họ bằng cách sử dụng những con gián Madagascar dài 6 cm. Mô-đun điều khiển chân không dây và pin lithium polymer được gắn vào ngực của con côn trùng bằng cách sử dụng một chiếc ba lô tùy chỉnh được chế tạo theo kiểu cơ thể của một con gián mẫu. Ba lô được in 3D bằng polyme đàn hồi và phù hợp hoàn hảo với bề mặt cong của con gián. Điều này cho phép thiết bị điện tử cứng được gắn ổn định trên ngực trong hơn một tháng.
Kenjiro Fukuda, RIKEN CPR, cho biết, “Mô-đun pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng dày 0.004 mm được gắn ở mặt lưng của bụng. Mô-đun pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng gắn trên cơ thể đạt công suất đầu ra 17.2 mW, lớn hơn 50 lần so với các thiết bị thu năng lượng tối tân hiện nay trên côn trùng sống.”
Tự do di chuyển đã được thực hiện nhờ vào cơ chế hữu cơ pin mặt trờicấu trúc mỏng và linh hoạt của nó và cách nó được gắn vào côn trùng. Các nhà khoa học phát hiện ra rằng bụng thay đổi hình dạng và các bộ phận của bộ xương ngoài chồng lên nhau sau khi quan sát kỹ các đặc điểm điển hình. chuyển động của gián.
Để làm được điều này, họ xen kẽ các vùng dính và không dính lên màng, cho phép chúng uốn cong trong khi vẫn dính chặt. Những con gián mất gấp đôi thời gian để chạy cùng một khoảng cách khi thử nghiệm màng tế bào năng lượng mặt trời mỏng hơn và chúng gặp khó khăn khi đứng dậy sau khi ngã ngửa.
Sau khi các thành phần này được tích hợp vào con gián và dây kích thích các đoạn chân, các cyborg mới đã được thử nghiệm. Pin được sạc bằng ánh sáng mặt trời giả trong 30 phút và động vật được điều khiển rẽ trái và phải bằng điều khiển từ xa không dây.
Fukuda nói, “Xem xét sự biến dạng của ngực và bụng trong quá trình vận động cơ bản, một hệ thống điện tử lai gồm các yếu tố cứng và linh hoạt ở ngực và các thiết bị siêu mềm ở bụng dường như là một thiết kế hiệu quả cho gián cyborg. Hơn nữa, vì biến dạng bụng không phải là duy nhất đối với gián, chiến lược của chúng tôi có thể được điều chỉnh cho phù hợp với các loại côn trùng khác như bọ cánh cứng hoặc côn trùng bay như ve sầu trong tương lai.”
Tạp chí tham khảo:
- Kakei, Y., Katayama, S., Lee, S. và cộng sự. Tích hợp pin mặt trời hữu cơ siêu mềm gắn trên cơ thể trên côn trùng cyborg với khả năng di chuyển nguyên vẹn. điện tử linh hoạt npj 6, 78 (năm 2022). DOI: 10.1038/s41528-022-00207-2
