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【Telegram中文版】可充电遥控半机械“小强”现身,能帮助检查危险区域或监测环境【Telegram中文官网】

科技日报实习记者 张佳欣

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由日本理研先锋研究中心(CPR)研究人员领导的一个国际团队设计了一种远程控制的半机械蟑螂系统,该系统配备了一个微型无线控制模块,可通过太阳能电池供电。尽管有机械装置,但超薄的电子设备和柔性材料允许昆虫自由移动。该成果发表在5日的《npj柔性电子学》上,有望推动半机械昆虫更快走进现实应用。

可充电遥控半机械“小强”现身,能帮助检查危险区域或监测环境

日本理化学研究所的研究人员创造了遥控机器人蟑螂,配备了一个微型无线控制模块,该模块通过薄膜阳能电池供电。
图源:日本理化学研究所(RIKEN)

研究人员一直在努力设计一半是昆虫、一半是机器的半机械昆虫,以帮助检查危险区域或监测环境。操作者需要对半机械昆虫的腿部进行无线的、长时间的远程控制。最好的解决方案是通过一个车载太阳能电池为半机械昆虫供电。

为了成功地将这些设备集成到表面积有限的蟑螂身上,研究团队开发了一种特殊的背包、超薄有机太阳能电池模块以及一种黏合系统,使机器能够长时间连接在一起,同时允许蟑螂自然移动。

研究小组用身长约6厘米的马达加斯加蟑螂进行了实验。他们用一个模仿蟑螂模型身体的特别设计的背包,将无线腿部控制模块和锂聚合物电池连接到这只昆虫背上的胸部靠上位置。背包用弹性聚合物3D打印而成,与机器蟑螂的曲面完美契合,使得刚性电子设备可稳定地安装在其胸部长达一个多月。

0.004mm厚的超薄有机太阳能电池组件安装在腹部的背侧。研究人员介绍称,这种“贴身”超薄有机太阳能电池组件的输出功率为17.2毫瓦,是目前的昆虫能量采集装置输出功率的50多倍。

在仔细检查了蟑螂的自然运动后,研究人员意识到,蟑螂的腹部会改变形状,外骨骼的部分会重叠。为了适应这种情况,他们将黏合和非黏合部分交错放置在薄膜上,这使得它们既可弯曲,又可保持连接,确保了机器蟑螂的行动自由。

测试中,研究人员将这些组件与刺激腿部的电线整合到机器蟑螂体内,用光给电池充电30分钟,并使用无线遥控器让机器蟑螂左右转弯。

研究人员表示,这种策略还适用于甲虫等其他昆虫,甚至未来还可用于蝉等会飞的昆虫。