日本の科学者が遠隔操作のサイボーグ ゴキブリを作成

研究者は、太陽電池に取り付けられた充電式バッテリーで電力を供給される小さなワイヤレスコントローラーを備えた、遠隔操作のサイボーグゴキブリを作成するシステムを設計しました。 機械装置にもかかわらず、極薄の電子機器と柔軟な素材により、昆虫は自由に動くことができます。 これらの成果は、サイボーグの使用を現実のものにするのに役立ちます。 理化学研究所開拓研究クラスター (CPR) の研究者が率いる国際チームは、本日 (2022 年 9 月 5 日)、Scientific Journal で調査結果を発表しました。 npjフレキシブルエレクトロニクス.

科学者たちは、サイボーグ (一部は昆虫、一部は機械) を設計して、危険な領域を検査し、環境を監視するのに役立てようとしてきました。 サイボーグ バグが実用的であるためには、ハンドラーが長期間にわたってサイボーグ バグをリモートで制御できる必要があります。 これには、小さな充電式バッテリーを搭載した脚の部分のワイヤレス制御が必要です。

バッテリーを十分に充電しておくことは非常に重要です。ゴキブリの群れが突然制御不能になることは誰も望んでいません。 バッテリーを再充電するためのドッキング ステーションを構築できますが、戻って再充電する必要があると、時間に敏感なタスクが中断される可能性があります。 したがって、理想的なアプローチは、バッテリーが常に充電されていることを保証できる太陽電池を搭載することです。

もちろん、これはすべて言うは易く行うは難しです。 これらのデバイスを限られた表面積のゴキブリにうまく組み込むには、エンジニアリング チームが特別なバックパックと超薄型有機太陽電池モジュールを開発する必要がありました。 彼らはまた、自然な動きを可能にしながら、マシンを長期間取り付けたままにする吸盤システムも必要としていました.

理化学研究所 CPR の福田健二郎が率いる研究チームは、体長約 6 cm (2.4 インチ) のマダガスカル コオロギで実験を行いました。 彼らは、特別に設計されたバックパックを使用して、胸の昆虫の上部にワイヤレスレッグコントローラーとリチウムポリマーバッテリーを取り付けました。 これは典型的なゴキブリの体をモデルにしており、柔軟なポリマーで 3D プリントされています。 その結果、ゴキブリの曲面に完全に適合するバックパックが完成し、剛性の高い電子デバイスを 1 か月以上胸にしっかりと取り付けることができました。

腹部後面には厚さ0.004mmの超薄型有機太陽電池モジュールを搭載。 福田氏によると、「ボディに取り付けられた超薄型有機太陽電池モジュールは、現在の最先端の環境発電デバイスのライブ出力の 50 倍以上に相当する 17.2 MW の出力容量を達成しています。虫。」

超薄型で柔軟な有機太陽電池、およびそれが昆虫に付着する方法は、移動の自由を確保するために不可欠であることが証明されています. コオロギの自然な動きを注意深く調べた結果、科学者は腹部の形状が変化し、外骨格の一部が重なり合っていることに気付きました。 これに対応するために、彼らはフィルムの接着部分と非接着部分を交互に配置し、フィルムが曲がると同時に接着性を維持できるようにしました。 厚い太陽電池フィルムをテストした場合、またはフィルムを均一に接着した場合、ゴキブリは同じ距離を走るのに 2 倍の時間がかかりました。 彼らはまた、仰向けになっているときに自分自身を修正するのが難しいと感じています.

これらのコンポーネントが脚の部分を刺激するワイヤーとともにコオロギに組み込まれると、新しいサイボーグがテストされました. バッテリーを疑似太陽光で30分間充電し、ワイヤレスリモコンを使用して動物を左右に動かしました。

「基本的な移動中の胸部と腹部の変形を考えると、胸部の剛性要素と柔軟要素、および非常に柔らかい腹部デバイスで構成されるハイブリッド電子システムは、サイボーグにとって効果的な設計であると思われます」と福田氏は言います。 さらに、腹部の変形はコオロギに固有のものではないため、私たちの戦略は、カブトムシなどの他の昆虫や、将来的にはセミなどの飛ぶ昆虫にも適用できる可能性があります。

参照: 「適切な移動性を備えた昆虫サイボーグへのボディマウント超固体有機太陽電池の統合」2022 年 9 月 5 日、こちらから入手可能。 npjフレキシブルエレクトロニクス.
DOI: 10.1038 / s41528-022-00207-2