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(guó)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(wú)線控制模塊，可通過(guò)太陽(yáng)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(chóng)自由移動(dòng)。該成果發(fā)表在5日的《npj柔性電子學(xué)》上，有望推動(dòng)半機(jī)械昆蟲(chóng)更快走進(jìn)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

研究人員一直在努力設(shè)計(jì)一半是昆蟲(chóng)、一半是機(jī)器的半機(jī)械昆蟲(chóng)，以幫助檢查危險(xiǎn)區(qū)域或監(jiān)測(cè)環(huán)境。操作者需要對(duì)半機(jī)械昆蟲(chóng)的腿部進(jìn)行無(wú)線的、長(zhǎng)時(shí)間的遠(yuǎn)程控制。最好的解決方案是通過(guò)一個(gè)車載太陽(yáng)能電池為半機(jī)械昆蟲(chóng)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(kāi)發(fā)了一種特殊的背包、超薄有機(jī)太陽(yáng)能電池模塊以及一種黏合系統(tǒng)，使機(jī)器能夠長(zhǎng)時(shí)間連接在一起，同時(shí)允許蟑螂自然移動(dòng)。

研究小組用身長(zhǎng)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(wú)線腿部控制模塊和鋰聚合物電池連接到這只昆蟲(chóng)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(zhǎng)達(dá)一個(gè)多月。

0.004mm厚的超薄有機(jī)太陽(yáng)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(yáng)能電池組件的輸出功率為17.2毫瓦，是目前的昆蟲(chóng)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(dòng)后，研究人員意識(shí)到，蟑螂的腹部會(huì)改變形狀，外骨骼的部分會(huì)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(dòng)自由。

測(cè)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(wú)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(chóng)等其他昆蟲(chóng)，甚至未來(lái)還可用于蟬等會(huì)飛的昆蟲(chóng)。(科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣)