Учёные представили дистанционно управляемых тараканов-киборгов для исследования опасных мест
Международная группа исследователей под руководством японского института RIKEN разработала систему для создания дистанционно управляемых тараканов-киборгов. Учёные использовали для эксперимента мадагаскарского таракана, на которого установили модуль беспроводного управления, питающийся от литий-полимерной батареи.
Исследователи отмечают, что механические устройства, сверхтонкая электроника и гибкие металлы позволяют насекомым свободно передвигаться. Тараканов-киборгов будут использовать для инспектирования опасных зон и наблюдения за окружающей средой. Однако для практичности применения насекомых в данных целях оператору нужно иметь возможность удалённо управлять тараканами в течение длительных периодов времени.
Оптимальным решением данного нюанса стал сверхтонкий блок органических солнечных элементов.
Учёные поместили комплект устройств в специальный «рюкзак». Исследователи также разработали систему крепления, которая позволяет удерживать оборудование на щитке тараканов в течение длительного времени, не мешая насекомому передвигаться. Научная группа смоделировала рюкзак по образцу тела тараканов и распечатали его на 3D-принтере. Данное решение позволяет надёжно закрепить электронное устройство на насекомом.
a Изображение оснащённого таракана G. portentosa. б Схема тараканов-киборгов. c Схема крепления жестких компонентов на щиток с помощью напечатанного на 3D-принтере рюкзака. d Схема системы беспроводного модуля управления движением и аккумуляторных источников питания.
Исследователи прикрепили беспроводной модуль управления к ногами тараканов, а батарею — к верхней части их груди. Ультратонкий модуль органических солнечных элементов толщиной 0,004 мм установили на задней части брюшка. Солнечная панель обеспечивает выходную мощность 17,2 мВт, что более чем в 50 раз превышает выходную мощность современных устройств для сбора энергии на живых насекомых заявил ведущий автор исследования из RIKEN доктор Кенджиро Фукуда.
Учёные чередовали клейкие и неклейкие участки на гибких фотоэлементах. Во время тестирования более толстых пленок или равномерного размещения солнечных элементов тараканам требовалось в два раза больше времени, чтобы преодолеть одно и то же расстояние. Кроме того, насекомым было сложно переворачиваться на ноги.
Компоненты интегрировали в тараканов вместе с проводами, которые стимулировали сегменты ног насекомых. Управление тараканами-киборгами осуществляли при помощи беспроводного пульта дистанционного управления.
Фукуда добавил, что учёные не остановятся на тараканах, а будут адаптировать свою технологию к другим насекомым, в том числе, к жукам и цикадам.
Научная работа «Integration of body-mounted ultrasoft organic solar cell on cyborg insects with intact mobility» опубликована 5 сентября 2022 года в журнале Nature (DOI: 10.1038/s41528–022–00207–2).
Исследователи из RIKEN представили гибкие солнечные панели в 2017 году. В тот момент учёные испытывали возможность применения фотоэлементов для производства одежды, головных уборов и рюкзаков, которые позволили бы заряжать смартфоны или другие устройства.
