5 سپتامبر 2022 -توسط RIKEN
محققان RIKEN، ژاپن، سوسک‌های سایبورگ با کنترل از راه دور، مجهز به یک ماژول کنترل بی‌سیم کوچک که توسط یک باتری قابل شارژ متصل به یک سلول خورشیدی تغذیه می‌شود، ساخته‌اند. اعتبار RIKEN
یک تیم بین المللی به رهبری محققان در RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) سیستمی را برای ایجاد سوسک های سایبورگ کنترل شده از راه دور، مجهز به یک ماژول کنترل بی سیم کوچک که توسط یک باتری قابل شارژ متصل به یک سلول خورشیدی تغذیه می شود، مهندسی کرده اند. با وجود دستگاه های مکانیکی، وسایل الکترونیکی فوق نازک و مواد انعطاف پذیر به این حشرات اجازه می دهند آزادانه حرکت کنند. این دستاوردها که در مجله علمی npj Flexible Electronics در 5 سپتامبر گزارش شده است، کمک می کند تا استفاده از حشرات سایبورگ به یک واقعیت عملی تبدیل شود.
محققان در تلاش برای طراحی حشرات سایبورگ – بخشی از حشرات، بخش ماشین – برای کمک به بازرسی مناطق خطرناک یا نظارت بر محیط هستند. با این حال، برای اینکه استفاده از حشرات سایبورگ عملی باشد، کنترل کننده ها باید بتوانند آنها را از راه دور برای مدت طولانی کنترل کنند. این امر مستلزم کنترل بی‌سیم قسمت‌های پا است که توسط یک باتری قابل شارژ کوچک تغذیه می‌شود. شارژ نگه داشتن باتری به اندازه کافی امری اساسی است – هیچ کس نمی خواهد یک تیم غیرقابل کنترل از سوسک های سایبورگ در اطراف پرسه بزند. در حالی که امکان ساخت ایستگاه های اتصال برای شارژ مجدد باتری وجود دارد، نیاز به بازگشت و شارژ مجدد می تواند ماموریت های حساس به زمان را مختل کند. بنابراین، بهترین راه‌حل، گنجاندن یک سلول خورشیدی روی برد است که بتواند به طور مداوم از شارژ ماندن باتری اطمینان حاصل کند.
گفتن همه اینها راحت تر از انجام دادن است. برای ادغام موفقیت‌آمیز این دستگاه‌ها در سوسکی که سطح محدودی دارد، تیم تحقیقاتی نیاز به توسعه یک کوله‌پشتی ویژه، ماژول‌های سلول خورشیدی آلی فوق‌العاده نازک، و یک سیستم چسبندگی دارد که ماشین‌ها را برای مدت طولانی متصل نگه می‌دارد و در عین حال امکان حرکات طبیعی را نیز فراهم می‌کند.
این تیم به رهبری Kenjiro Fukuda، RIKEN CPR، سوسک‌های ماداگاسکار را که تقریباً 6 سانتی‌متر طول دارند، آزمایش کردند. آنها ماژول کنترل بی سیم پا و باتری لیتیوم پلیمری را با استفاده از یک کوله پشتی طراحی شده مخصوص که از بدن یک سوسک مدل ساخته شده بود به بالای حشره روی قفسه سینه متصل کردند. این کوله پشتی با یک پلیمر الاستیک پرینت سه بعدی شده بود و کاملاً با سطح منحنی سوسک مطابقت داشت و به دستگاه الکترونیکی سفت و سخت اجازه می داد تا بیش از یک ماه به طور پایدار روی قفسه سینه نصب شود.
ماژول سلول خورشیدی آلی با ضخامت ۰.۰۰۴ میلی متر در سمت پشتی شکم نصب شده بود. به گفته فوکودا، ماژول سلول خورشیدی آلی فوق نازک نصب شده روی بدن توان خروجی ۱۷.۲ مگاوات را به دست می آورد که بیش از ۵۰ برابر بیشتر از توان خروجی دستگاه های مدرن جمع آوری انرژی در حشرات زنده است.
سلول خورشیدی آلی بسیار نازک و انعطاف پذیر و نحوه اتصال آن به حشره برای تضمین آزادی حرکت ضروری بود. پس از بررسی دقیق حرکات طبیعی سوسک، محققان متوجه شدند که شکل شکم تغییر می‌کند و بخش‌هایی از اسکلت بیرونی روی هم قرار می‌گیرند. برای تطبیق با این امر، آنها بخش‌های چسبنده و غیرچسبنده را روی فیلم‌ها قرار دادند که به آنها اجازه می‌داد تا خم شوند و همچنین چسبیده بمانند. هنگامی که لایه‌های سلول خورشیدی ضخیم‌تر مورد آزمایش قرار گرفتند، یا زمانی که لایه‌ها به طور یکنواخت به هم متصل شدند، حرکت سوسک‌ها دو برابر طول می‌کشید تا همان فاصله را طی کنند، و وقتی روی پشت‌شان قرار می‌گرفتند به سختی خودشان را درست و تثبیت کردند.
هنگامی که این اجزا به همراه سیم‌هایی که بخش‌های پا را تحریک می‌کنند در سوسک‌ها ادغام شدند، سایبورگ‌های جدید مورد آزمایش قرار گرفتند. باتری به مدت ۳۰ دقیقه با نور شبه خورشید شارژ شد و حیوانات مجبور شدند با استفاده از کنترل از راه دور بی سیم به چپ و راست بپیچند.
فوکودا می‌گوید: با توجه به تغییر شکل قفسه سینه و شکم در حین حرکت اولیه، به نظر می‌رسد یک سیستم الکترونیکی ترکیبی از عناصر سفت و انعطاف‌پذیر در قفسه سینه و دستگاه‌های اولتراسفت در شکم طراحی مؤثری برای سوسک‌های سایبورگ باشد. علاوه بر این، از آنجایی که تغییر شکل شکم منحصر به سوسک‌ها نیست، استراتژی ما می‌تواند با سایر حشرات مانند سوسک‌ها یا شاید حتی حشرات پرنده مانند سیکادا در آینده سازگار شود.
