Οι ερευνητές δημιουργούν κατσαρίδες cyborg που μεταφέρουν τις δικές τους ενεργειακές δέσμες

Έχετε σκεφτεί ποτέ ότι θα δείτε μια ηλιακή κατσαρίδα cyborg να κουβαλάει ένα σακίδιο που μοιάζει με ηλεκτρικό κύκλωμα; Μια ομάδα ερευνητών στο Ερευνητικό Ινστιτούτο RIKEN της Ιαπωνίας μετέτρεψε μια συνηθισμένη κατσαρίδα της Μαδαγασκάρης σε πραγματικό cyborg συνδέοντας μια μπαταρία λιθίου, μια ηλιακή κυψέλη, πολλά καλώδια και ένα μικρό ηλεκτρονικό κύκλωμα. Το Cyborg μπορεί να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας σήματα Bluetooth και οι ερευνητές προτείνουν ότι στο μέλλον αυτά τα ρομποτικά έντομα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για αποστολές έρευνας και διάσωσης.

Οι ερευνητές αναφέρονται στο cyborg τους ως ένα υβριδικό σύστημα εντόμων και υπολογιστή, και αυτό περιλαμβάνει ζωντανό έντομο ως πλατφόρμα Και ένα μικροσκοπικό ηλεκτρονικό σύστημα ως μονάδα ελέγχου. Βασικά, είναι ένα δυναμικό ρομπότ που μπορεί να ελεγχθεί όπως ένα ρομπότ, αλλά έχει την ικανότητα να εξερευνά και να περιηγείται σε ένα περίπλοκο περιβάλλον με τη μαεστρία ενός εντόμου. Οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι τα cyborg μπορούν ακόμη και να ξεπεράσουν τα παραδοσιακά μαλακά ρομπότ όταν πρόκειται για χρήσιμη πλοήγηση στον πραγματικό κόσμο.

πήγαινε στον ήλιο

Λαμβάνοντας υπόψη το σχήμα του σώματος της κατσαρίδας 6 εκατοστών, οι ερευνητές σχεδίασαν ένα πολυμερές σακίδιο που μπορεί να μεταφέρει όλο τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό χωρίς να ενοχλεί το έντομο όταν κινείται. Το σακίδιο έφερε μια ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου, μπαταρία λιθίου και πολλά καλώδια. Κάθε καλώδιο ήταν συνδεδεμένο με τον ελεγκτή στη μία πλευρά και με διαφορετικά πόδια της κατσαρίδας από την άλλη πλευρά.

Όποτε οι ερευνητές θέλει κατσαρίδα Για να μετακινηθούν, στέλνουν ένα σήμα Bluetooth στην πλακέτα κυκλώματος, το οποίο μεταδίδει ηλεκτρικό ρεύμα στα πόδια μέσω καλωδίων. Αυτά τα ρεύματα μιμούνται αισθητηριακές εισροές που κατευθύνουν την κατσαρίδα να κινηθεί αριστερά ή δεξιά, εκμεταλλευόμενοι την αντανακλαστική συμπεριφορά. Ο εγκέφαλος της κατσαρίδας είναι ακόμα απαραίτητος για να ενεργοποιήσει τους μυς του και να κινήσει την κατσαρίδα.

Ωστόσο, οι ερευνητές σύντομα συνειδητοποίησαν ότι ένα cyborg μπορεί να χρειαστεί να λειτουργήσει για αρκετές ημέρες ή και εβδομάδες. Μια μικρή μπαταρία λιθίου δεν θα είναι αρκετή για να καλύψει τις απαιτήσεις ισχύος για μεγάλο χρονικό διάστημα, και επειδή ο εγκέφαλος της κατσαρίδας είναι άθικτος, μπορεί να εγκαταλείψει οποιαδήποτε αποστολή της εστάλη και να τρέξει μακριά.

Για να ενισχυθεί η παροχή ρεύματος, κατασκευάστηκε ένα εξαιρετικά λεπτό ηλιακό κύτταρο και εμφυτεύτηκε στην κοιλιά της κατσαρίδας για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα. Αν και το ηλιακό στοιχείο είχε πάχος μόνο 4 x 10 mm, παρείχε 50 φορές την ισχύ που χρειαζόταν για τον ελεγκτή. Δυστυχώς, ήταν αρκετά φαρδύ για να εμποδίσει την κίνηση της κατσαρίδας. Κατά τη διάρκεια της αρχικής δοκιμής, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το έντομο κινούνταν με τη μισή αρχική του ταχύτητα και κάθε φορά που έστρεφε ή έπεφτε, δεν μπορούσε να επιστρέψει στον κανονικό προσανατολισμό του.

Οι ερευνητές έκαναν κάποιες προσαρμογές στη θέση και τη διάταξη της κυψέλης και, τελικά, κατάφεραν να εξοπλίσουν την κατσαρίδα cyborg με ένα ηλιακό στοιχείο και μια μπαταρία που αποδίδει ισχύ 17,2 μεγαβάτ.

Ενώ εξήγησαν περαιτέρω τη σημασία της μονάδας ηλιακών κυψελών, επιστήμονες ερευνητές και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, ο Kenjiro Fukuda, είπε στην Ars Technica, “Για να επιτευχθεί η αποστολή αστικής διάσωσης, τα cyborgs έχουν υπολογιστές ελέγχου κίνησης και αισθητήρες αναζήτησης”. [for] Άνθρωποι, walkie-talkie. Αυτά απαιτούν 10-100 MW συνολικής κατανάλωσης ισχύος. Επομένως, οι συσκευές συλλογής ενέργειας που τοποθετούνται σε έντομα είναι απαραίτητες για την αύξηση του εύρους δραστηριότητας και λειτουργικότητας των βιορομπότ».

Είπε επίσης ότι άλλοι επιστήμονες έχουν προτείνει επιπλέον τύπους βιορομπότ που κυμαίνονται από ρομπότ σκώρων σε μένα Σκαθάρια Cyborg. Ωστόσο, τα περισσότερα από αυτά τα cyborgs δεν διαθέτουν συσκευές συλλογής ενέργειας στο σώμα τους, επειδή ο χώρος και το φορτίο της συσκευής συγκομιδής μειώνουν σημαντικά την ικανότητά τους να κινούνται. Έτσι, η προσθήκη μιας κατάλληλης συσκευής συλλογής ενέργειας (ηλιακό στοιχείο) για την επαναφόρτιση της ECU σε ένα cyborg ήταν ένα από τα σημαντικότερα επιτεύγματα της έρευνάς τους.

Μαλακά ρομπότ εναντίον cyborgs

Μπορεί να φαίνεται πιο πρακτικό και εύκολο στη χρήση μαλακά ρομπότ Αντί για cyborgs σε αποστολές έρευνας και διάσωσης. Τα μαλακά ρομπότ δεν θα εγκαταλείψουν ποτέ το έργο όπως οι κατσαρίδες cyborg. Επιπλέον, χμμ Μπορεί να γίνει πιο γρήγορα και πιο αποτελεσματική. Λοιπόν, γιατί χρειαζόμαστε σφάλματα cyborg; Η απάντηση είναι η ισχύς και το κόστος – για να μετατρέψουμε μια κατσαρίδα σε cyborg, το μόνο που χρειαζόμαστε είναι ένα μικροκύκλωμα, μια πηγή ρεύματος, μερικά καλώδια, ένα χειριστήριο και ένα πολυμερές σακίδιο. Το μαλακό ρομπότ είναι κατασκευασμένο εξ ολοκλήρου από την αρχή.

Αν και η σύνδεση καλωδίων στα πόδια μιας κατσαρίδας μπορεί να φαίνεται σαν χάσιμο χρόνου, είναι χρονοβόρα Φτιάξτε ένα μαλακό ρομπότ Μεγαλύτερος. Επιπλέον, τέτοια ρομπότ απαιτούν υψηλή ενέργεια σε σύγκριση με τα αντίστοιχα έντομα. “Ελέγχουμε την κίνηση των εντόμων χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά σήματα από αισθητήρια νεύρα. Αυτή η προσέγγιση απαιτεί κατανάλωση ενέργειας περίπου 100 μεγαβάτ, η οποία είναι πολύ χαμηλότερη από την κατανάλωση ενέργειας που απαιτείται για κινητούς ενεργοποιητές μικρών ρομπότ (συνήθως 100 μεγαβάτ ή μεγαλύτερα”, είπε ο Φουκούντα. .

Εκτός από τις δυνατότητες ρομπότ, μια κατσαρίδα cyborg περιηγείται σε ένα περιβάλλον χρησιμοποιώντας τις εισροές που λαμβάνει από τις φυσικές της αισθήσεις. Αυτό είναι κάτι που τα ρομπότ δεν θα μπορούσαν ποτέ να επιτύχουν, και ως εκ τούτου, οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι τα cyborg θα μπορούσαν να παρέχουν καλύτερη βοήθεια κατά τη διάρκεια των αποστολών έρευνας και διάσωσης από οποιαδήποτε άλλη Άλλες τεχνικές. Ο Fukuda και η ομάδα του σχεδιάζουν τώρα να φτιάξουν εκδόσεις cyborg άλλων τύπων εντόμων, συμπεριλαμβανομένων των ζωυφίων μπορεί να πετάξει.

Flexible Electronics npj, 2022. DOI: 10.1038 / s41528-022-00207-2 (Σχετικά με τα DOI)

Η Robindra Brahambhat είναι μια έμπειρη δημοσιογράφος και σκηνοθέτης. Καλύπτει ειδήσεις για την επιστήμη και τον πολιτισμό και τα τελευταία πέντε χρόνια συνεργάζεται ενεργά με μερικά από τα πιο καινοτόμα πρακτορεία ειδήσεων, περιοδικά και επωνυμίες μέσων ενημέρωσης που δραστηριοποιούνται σε διάφορα μέρη του κόσμου.