Dicembre 3, 2022

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I ricercatori creano scarafaggi cyborg che trasportano i propri raggi di energia

I ricercatori creano scarafaggi cyborg che trasportano i propri raggi di energia

Kenjiro Fukuda, Riken

Hai mai pensato di vedere uno scarafaggio cyborg a energia solare che trasporta uno zaino che sembra un circuito elettrico? Un team di ricercatori del RIKEN Research Institute giapponese ha trasformato un normale scarafaggio del Madagascar in un vero cyborg collegando una batteria al litio, una cella solare, più fili e un piccolo circuito elettronico. Il cyborg può essere controllato utilizzando segnali Bluetooth e i ricercatori suggeriscono che in futuro questi insetti robotici potrebbero essere utilizzati per missioni di ricerca e salvataggio.

I ricercatori si riferiscono al loro cyborg come a un sistema ibrido di insetto e computer, e questo include insetto vivo come piattaforma E un sistema elettronico in miniatura come unità di controllo. Fondamentalmente, è un robot dinamico che può essere controllato come un robot, ma ha la capacità di esplorare e navigare in un ambiente complesso con la padronanza di un insetto. I ricercatori affermano che i cyborg possono persino superare in astuzia i tradizionali robot morbidi quando si tratta di un’utile navigazione nel mondo reale.

vai al sole

Tenendo conto della forma del corpo dello scarafaggio di 6 centimetri, i ricercatori hanno progettato uno zaino in polimero in grado di trasportare tutte le apparecchiature elettroniche senza disturbare l’insetto quando si muove. Lo zaino trasportava un’unità di controllo elettronica, una batteria al litio e più fili. Ogni filo era collegato al controller da un lato e alle diverse gambe dello scarafaggio dall’altro lato.

Ogni volta che i ricercatori vuoi scarafaggio Per muoversi, inviano un segnale Bluetooth al circuito stampato, che trasmette corrente elettrica alle gambe tramite fili. Queste correnti imitano gli input sensoriali che dirigono lo scarafaggio a muoversi a sinistra oa destra, sfruttando il comportamento riflessivo. Il cervello dello scarafaggio è ancora necessario per attivare i suoi muscoli e muovere lo scarafaggio.

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Tuttavia, i ricercatori si sono presto resi conto che un cyborg poteva essere necessario per funzionare per diversi giorni o addirittura settimane. Una piccola batteria al litio non basterà a lungo per soddisfare i requisiti di alimentazione e, poiché il cervello dello scarafaggio è intatto, potrebbe abbandonare qualsiasi missione è stato inviato e scappare.

Per migliorare l’alimentazione, una cella solare ultrasottile è stata costruita e impiantata sull’addome dello scarafaggio per superare questo problema. Sebbene la cella solare avesse uno spessore di soli 4 x 10 mm, forniva 50 volte la potenza necessaria per il controller. Sfortunatamente, era abbastanza largo da impedire il movimento dello scarafaggio. Durante i test iniziali, i ricercatori hanno scoperto che l’insetto si muoveva a metà della sua velocità originale e ogni volta che si ribaltava o cadeva, non era in grado di tornare al suo orientamento normale.

I ricercatori hanno apportato alcune modifiche alla posizione e alla disposizione della cella e, infine, sono stati in grado di dotare lo scarafaggio cyborg di una cella solare e di una batteria che eroga 17,2 megawatt di potenza.

Spiegando ulteriormente l’importanza del modulo a celle solari, i ricercatori e uno degli autori dello studio, Kenjiro Fukuda, hanno detto ad Ars Technica: “Per realizzare la missione di salvataggio urbano, i cyborg hanno computer di controllo del movimento e sensori di ricerca”. [for] Persone e walkie-talkie. Questi richiedono 10-100 MW di consumo energetico totale. Pertanto, i dispositivi per la raccolta di energia montati sugli insetti sono essenziali per aumentare il raggio di attività e la funzionalità dei biorobot”.

Ha anche affermato che altri scienziati hanno proposto ulteriori tipi di biorobot che vanno da robot falena per me Scarabei cyborg. Tuttavia, la maggior parte di questi cyborg non dispone di dispositivi di raccolta di energia sui loro corpi perché lo spazio e il carico del dispositivo di raccolta compromettono notevolmente la loro capacità di muoversi. Quindi l’aggiunta di un idoneo dispositivo di raccolta dell’energia (cella solare) per ricaricare l’ECU su un cyborg è stato uno dei maggiori risultati della loro ricerca.

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Robot morbidi contro cyborg

Può sembrare più pratico e facile da usare robot morbidi Invece di cyborg nelle missioni di ricerca e salvataggio. I robot morbidi non rinunceranno mai al compito come gli scarafaggi cyborg; Inoltre, ehm Può essere reso più veloce e più efficiente. Allora, perché abbiamo bisogno di bug cyborg? La risposta è potenza e costi: per trasformare uno scarafaggio in un cyborg, tutto ciò di cui abbiamo bisogno è un microcircuito, una fonte di alimentazione, alcuni cavi, un controller e uno zaino polimerico. Il robot morbido è realizzato interamente da zero.

Sebbene il collegamento dei cavi alle gambe di uno scarafaggio possa sembrare una perdita di tempo, richiede tempo Costruisci un robot morbido Più grandi. Inoltre, tali robot richiedono un’elevata energia rispetto alle loro controparti di insetti. “Controlliamo il movimento degli insetti utilizzando segnali elettrici provenienti dai nervi sensoriali. Questo approccio richiede un consumo energetico di circa 100 megawatt, che è molto inferiore al consumo energetico richiesto per attuatori mobili di piccoli robot (di solito 100 megawatt o più), ha detto Fukuda .

Oltre ad avere capacità robotiche, uno scarafaggio cyborg naviga in un ambiente usando gli input che riceve dai suoi sensi naturali. Questo è qualcosa che i robot non potrebbero mai realizzare e, quindi, i ricercatori sostengono che i cyborg potrebbero fornire un’assistenza migliore durante le missioni di ricerca e salvataggio rispetto a qualsiasi altro Altre tecniche. Fukuda e il suo team ora hanno in programma di realizzare versioni cyborg di altri tipi di insetti, inclusi gli insetti può volare.

Elettronica flessibile npj, 2022. DOI: 10.1038 / s41528-022-00207-2 (Informazioni sui DOI)

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Robindra Brahambhat è una giornalista esperta e regista. Si occupa di notizie di scienza e cultura e negli ultimi cinque anni ha lavorato attivamente con alcune delle agenzie di stampa, riviste e marchi di media più innovativi che operano in diverse parti del mondo.