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科技日報(bào)實(shí)習(xí)記者?張佳欣
由日本理 研先鋒研究中心（CPR）研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種遠(yuǎn)程控制的半機(jī)械蟑螂系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備了一個(gè)微型無線控制模塊，可通過太陽能電池供電。盡 管有機(jī)械裝置，但超薄的電子設(shè)備和柔性材料允許昆蟲自由移動。該成果發(fā)表在5日的《npj柔性電子學(xué)》上，有望推動半機(jī)械昆蟲更快走進(jìn)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。
日本理化學(xué)研究所的研究人員創(chuàng)造了遙控機(jī)器人蟑螂，配備了一個(gè)微型無線控制模塊，該模塊通過薄膜陽能電池供電。圖源：日本理化學(xué)研究所（RIKEN）
研究人員一直在努力設(shè)計(jì)一半是昆蟲、一半是機(jī)器的半機(jī)械昆蟲，以幫助檢查危險(xiǎn)區(qū)域或監(jiān)測環(huán)境。操作者需要對半機(jī)械昆蟲的腿部進(jìn)行無線的、長時(shí)間的遠(yuǎn)程控制。最好的解決方案是通過一個(gè)車載太陽能電池為半機(jī)械昆蟲供電。
為了成功地將這些設(shè)備集成到表面積有限的蟑螂身上，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種特殊的背包、超薄有機(jī)太陽能電池模塊以及一種黏合系統(tǒng)，使機(jī)器能夠長時(shí)間連接在一起，同時(shí)允許蟑螂自然移動。
研究小組用身長約6厘米的馬達(dá)加斯加蟑螂進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。他們用一個(gè)模仿蟑螂模型身體的特別設(shè)計(jì)的背包，將無線腿部控制模塊和鋰聚合物電池連接到這只昆蟲背上 的胸部靠上位置。背包用彈性聚合物3D打印而成，與機(jī)器蟑螂的曲面完美契合，使得剛性電子設(shè)備可穩(wěn)定地安裝在其胸部長達(dá)一個(gè)多月。
0.004mm厚的超薄有機(jī)太陽能電池組件安裝在腹部的背側(cè)。研究人員介紹稱，這種“貼身”超薄有機(jī)太陽能電池組件的輸出功率為17.2毫瓦，是目前的昆蟲能量采集裝置輸出功率的50多倍。
在仔細(xì)檢查了蟑螂的自然運(yùn)動后，研究人員意識到，蟑螂的腹部會改變形狀，外骨骼的部分會重疊。為了適應(yīng)這種情況，他們將黏合和非黏合部分交錯(cuò)放置在薄膜上，這使得它們既可彎曲，又可保持連接，確保了機(jī)器蟑螂的行動自由。
測試中，研究人員將這些組件與刺激腿部的電線整合到機(jī)器蟑螂體內(nèi)，用光給電池充電30分鐘，并使用無線遙控器讓機(jī)器蟑螂左右轉(zhuǎn)彎。
研究人員表示，這種策略還適用于甲蟲等其他昆蟲，甚至未來還可用于蟬等會飛的昆蟲。