Investigadores de RIKEN en Japón han creado cucarachas cyborg controladas a distancia, equipadas con un pequeño módulo de control inalámbrico alimentado por una batería recargable conectada a una celda solar. 1 crédito
Los investigadores han desarrollado un sistema para crear cucarachas cyborg a control remoto, equipado con un pequeño módulo de control inalámbrico alimentado por una batería recargable conectada a una celda solar. A pesar de los dispositivos mecánicos, la electrónica ultrafina y los materiales flexibles permiten que los insectos se muevan libremente. Estos logros ayudarán a que el uso de insectos cyborg sea una realidad práctica. Un equipo internacional dirigido por investigadores del RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) publicó los resultados hoy (5 de septiembre de 2022) en la revista científica Electrónica flexible npj.
Los científicos han tratado de diseñar insectos cyborg, en parte insectos, en parte máquinas, para ayudar a inspeccionar áreas peligrosas y monitorear el medio ambiente. Sin embargo, para que el uso de insectos cyborg sea práctico, los manipuladores deben poder controlarlos de forma remota durante largos períodos de tiempo. Esto implica el control inalámbrico de los segmentos de sus piernas, alimentado por una pequeña batería recargable.
Mantener la batería correctamente cargada es esencial: nadie quiere un enjambre de cucarachas cyborg repentinamente fuera de control deambulando. Si bien se podrían construir estaciones de acoplamiento para recargar la batería, la necesidad de regresar y recargar podría interrumpir misiones urgentes. Por lo tanto, un enfoque óptimo es incluir una celda solar a bordo que pueda garantizar que la batería permanezca cargada en todo momento.
Por supuesto, todo esto es más fácil decirlo que hacerlo. Para integrar con éxito estos dispositivos en una cucaracha que tiene un área de superficie limitada, el equipo de ingeniería tuvo que desarrollar una mochila especial y módulos de células solares orgánicas ultradelgadas. También necesitaban un sistema de agarre que mantuviera las máquinas unidas durante largos períodos de tiempo y permitiera un movimiento natural.
Dirigido por Kenjiro Fukuda, RIKEN CPR, el equipo de investigación experimentó con cucarachas de Madagascar, que miden unos 6 cm (2,4 pulgadas) de largo. Sujetaron el módulo de control inalámbrico de piernas y la batería de polímero de litio a la parte superior del tórax del insecto usando una mochila especialmente diseñada. Este se inspiró en el cuerpo de un modelo de cucaracha y se imprimió en 3D con un polímero elástico. El resultado fue una mochila que se adaptaba perfectamente a la superficie curva de la cucaracha, lo que permitía montar el dispositivo electrónico rígido de manera estable en el cofre durante más de un mes.
El módulo de células solares orgánicas ultrafinas de 0,004 mm de espesor se montó en la parte posterior del abdomen. “El módulo de células solares orgánicas ultrafinas montado en el cuerpo alcanza una potencia de salida de 17,2 mW, más de 50 veces la potencia de salida de los dispositivos actuales de recolección de energía de última generación en insectos vivos”, según Fukuda.
La célula solar orgánica ultrafina y flexible, y la forma en que se unía al insecto, resultaron necesarias para garantizar la libertad de movimiento. Después de examinar cuidadosamente los movimientos naturales de las cucarachas, los científicos se dieron cuenta de que el abdomen cambia de forma y partes del exoesqueleto se superponen. Para adaptarse a esto, entrelazaron secciones adhesivas y no adhesivas en las películas, lo que les permitió doblarse pero también permanecer adheridas. Cuando se probaron películas de células solares más gruesas, o cuando las películas se unieron uniformemente, las cucarachas tardaron el doble en recorrer la misma distancia. También tenían dificultad para ponerse de pie cuando estaban boca arriba.
Una vez integrados estos componentes en las cucarachas, junto con los cables que estimulan los segmentos de las patas, se probaron los nuevos cyborgs. La batería se cargó con pseudo-luz solar durante 30 minutos y se hizo que los animales giraran a la izquierda y a la derecha usando el control remoto inalámbrico.
“Dada la deformación del tórax y el abdomen durante la locomoción básica, un sistema electrónico híbrido de elementos rígidos y flexibles en el tórax y dispositivos ultrasuaves en el abdomen parece ser un diseño efectivo para las cucarachas cyborg”, dice Fukuda. “Además, dado que la deformidad abdominal no es exclusiva de las cucarachas, nuestra estrategia puede adaptarse a otros insectos como los escarabajos, o tal vez incluso a insectos voladores como las cigarras en el futuro”.
Referencia: “Integración de células solares orgánicas ultrasuaves montadas en el cuerpo en insectos cyborg de movilidad intacta” por Yujiro Kakei, Shumpei Katayama, Shinyoung Lee, Masahito Takakuwa, Kazuya Furusawa, Shinjiro Umezu, Hirotaka Sato, Kenjiro Fukuda y Takao Someya, 5 de septiembre de 2022 , Electrónica flexible npj.
DOI: 10.1038/s41528-022-00207-2
