충전식 원격 제어 사이보그 바퀴벌레 -- ScienceDaily

RIKEN CPR(Cluster for Pioneering Research)의 연구원들이 이끄는 국제 팀은 태양 전지에 부착된 충전식 배터리로 구동되는 작은 무선 제어 모듈이 장착된 원격 제어 사이보그 바퀴벌레를 만들기 위한 시스템을 설계했습니다. 기계 장치에도 불구하고 초박형 전자 장치와 유연한 재료로 곤충이 자유롭게 움직일 수 있습니다. 과학 저널에 보고된 이러한 성과는 npj 플렉시블 일렉트로닉스 9월 5일에 사이보그 곤충의 사용을 실제 현실로 만드는 데 도움이 될 것입니다.

연구원들은 위험한 지역을 조사하거나 환경을 모니터링하는 데 도움이 되도록 일부는 곤충, 일부는 기계인 사이보그 곤충을 설계하려고 노력해 왔습니다. 그러나 사이보그 곤충을 실용적으로 사용하려면 핸들러가 오랜 시간 동안 원격으로 곤충을 제어할 수 있어야 합니다. 이를 위해서는 작은 충전식 배터리로 구동되는 다리 부분을 무선으로 제어해야 합니다. 배터리를 적절하게 충전하는 것은 기본입니다. 아무도 갑자기 통제 불능 상태의 사이보그 바퀴벌레 팀이 돌아다니는 것을 원하지 않습니다. 배터리를 재충전하기 위한 도킹 스테이션을 구축하는 것이 가능하지만 돌아와서 재충전해야 하는 필요성으로 인해 시간에 민감한 임무가 중단될 수 있습니다. 따라서 최상의 솔루션은 배터리가 충전 상태를 유지하도록 지속적으로 보장할 수 있는 온보드 태양 전지를 포함하는 것입니다.

이 모든 것이 말보다 쉽습니다. 제한된 표면적을 가진 바퀴벌레에 이러한 장치를 성공적으로 통합하기 위해 연구팀은 특수 배낭, 초박형 유기 태양 전지 모듈 및 기계가 장기간 부착된 상태를 유지하면서 자연스러운 움직임을 허용하는 접착 시스템을 개발해야 했습니다.

RIKEN CPR의 Kenjiro Fukuda가 이끄는 팀은 약 6cm 길이의 마다가스카르 바퀴벌레를 실험했습니다. 그들은 바퀴벌레 모형의 몸을 모델로 한 특별히 설계된 배낭을 사용하여 흉부의 곤충 상단에 무선 다리 제어 모듈과 리튬 폴리머 배터리를 부착했습니다. 배낭은 탄성 폴리머로 3D 프린팅되었으며 바퀴벌레의 곡면과 완벽하게 일치하여 단단한 전자 장치를 한 달 이상 흉부에 ​​안정적으로 장착할 수 있습니다.

0.004mm 두께의 초박형 유기태양전지 모듈을 복부의 등쪽에 장착하였다. Fukuda에 따르면 “몸에 장착된 초박형 유기 태양 전지 모듈은 17.2mW의 전력 출력을 달성하며, 이는 살아있는 곤충에 대한 현재의 최첨단 에너지 수확 장치의 전력 출력보다 50배 이상 더 큽니다.”라고 Fukuda는 말합니다.

매우 얇고 유연한 유기 태양 전지와 곤충에 부착하는 방법은 이동의 자유를 보장하는 데 필요한 것으로 입증되었습니다. 자연적인 바퀴벌레의 움직임을 주의 깊게 조사한 결과, 연구자들은 복부의 모양이 변하고 외골격의 일부가 겹치는 것을 발견했습니다. 이를 수용하기 위해 그들은 필름에 접착 부분과 비접착 부분을 끼워 넣어 구부릴 수 있지만 접착 상태를 유지했습니다. 더 두꺼운 태양전지 필름을 테스트하거나 필름을 균일하게 부착했을 때 바퀴벌레는 같은 거리를 달리는 데 2배의 시간이 걸렸고 등을 대고 있을 때 스스로를 바로잡기가 어려웠습니다.

다리 부분을 자극하는 와이어와 함께 이러한 구성 요소가 바퀴벌레에 통합되면 새로운 사이보그가 테스트되었습니다. 유사 태양광으로 배터리를 30분간 충전하고, 무선 리모콘을 이용하여 동물을 좌우로 회전시켰다.

Fukuda는 “기본적인 운동 중 흉부와 복부의 변형을 고려할 때 흉부의 단단하고 유연한 요소와 복부의 초연성 장치의 하이브리드 전자 시스템은 사이보그 바퀴벌레에 효과적인 설계로 보입니다”라고 말합니다. 게다가 복부 변형은 바퀴벌레에만 있는 것이 아니기 때문에 우리의 전략은 앞으로 딱정벌레 같은 다른 곤충이나 매미와 같은 날으는 곤충에도 적용될 수 있다”고 말했다.

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재료 에 의해 제공 왕국. 참고: 콘텐츠는 스타일과 길이에 따라 편집될 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/09/220905085222.htm