سوسک‌های قابل شارژ و قابل‌کنترل از راه دور!

یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران سعی دارند به واسطه ادغام سوسک‌ها با ماشین‌ها، آنها را به سایبورگ‌هایی تبدیل کنند که قابل شارژ و قابل‌کنترل از راه دور هستند.

به گزارش ایسنا و به نقل از تک اکسپلوریست، یک گروه پژوهشی بین‌المللی به سرپرستی پژوهشگران موسسه "ریکن" (RIKEN) ژاپن، سیستمی را برای ابداع سوسک‌های سایبورگ قابل‌کنترل‌ از راه دور، مهندسی و طراحی کرده‌اند. این سوسک‌ها به یک ماژول کنترل بی‌سیم کوچک مجهز هستند که توسط یک باتری قابل‌شارژ متصل به یک سلول خورشیدی، تغذیه می‌شود. با وجود دستگاه‌های مکانیکی، وسایل الکترونیکی فوق‌نازک و مواد انعطاف‌پذیر به حشرات این امکان را می‌دهند تا آزادانه حرکت کنند. این دستاوردها کمک می‌کنند تا استفاده از حشرات سایبورگ به یک حقیقت عملی تبدیل شود.

پژوهشگران سعی دارند تا با طراحی حشرات سایبورگ که ترکیبی از حشره و ماشین هستند، به بازرسی مناطق خطرناک یا نظارت بر محیط کمک کنند. در هر حال، برای این که استفاده از حشرات سایبورگ عملی باشد، کنترل‌کننده‌ها باید بتوانند آنها را از راه دور و برای مدت طولانی کنترل کنند.

این امر مستلزم کنترل بی‌سیم قسمت‌های پا است که توسط یک باتری قابل شارژ کوچک تغذیه می‌شود. شارژ نگه داشتن باتری، خود امری اساسی است، زیرا هیچکس نمی‌خواهد یک گروه غیرقابل‌کنترل از سوسک‌های سایبورگ در اطراف پرسه بزنند. اگرچه امکان ساخت ایستگاه‌های اتصال برای شارژ مجدد باتری وجود دارد، اما نیاز به بازگشت و شارژ مجدد می‌تواند ماموریت‌های حساس به زمان را مختل کند. بنابراین بهترین راه‌حل، گنجاندن یک سلول خورشیدی روی صفحه (board) است که بتواند به طور مداوم از شارژ ماندن باتری اطمینان حاصل کند.

گفتن همه این موارد، راحت‌تر از انجام دادن آنها است. برای ادغام موفقیت‌آمیز این دستگاه‌ها در سوسک، پژوهشگران به توسعه یک کوله‌پشتی ویژه، ماژول‌های سلول خورشیدی فوق‌العاده نازک و یک سیستم چسبندگی نیاز داشتند که ماشین‌ها را برای مدت طولانی متصل نگه دارد و در عین حال، امکان انجام دادن حرکات طبیعی را نیز فراهم کند.

این گروه پژوهشی، "سوسک‌های ماداگاسکار" (Madagascar cockroaches) را که تقریبا شش سانتی‌متر طول دارند، آزمایش کردند. آنها ماژول کنترل بی‌سیم پا و باتری لیتیوم-پلیمری را با استفاده از یک کوله‌پشتی مخصوص، به بالای بدن حشره متصل کردند. این کوله‌پشتی با یک پلیمر الاستیک به صورت سه‌بعدی چاپ شده بود و کاملا با سطح منحنی بدن سوسک مطابقت داشت. بدین ترتیب، به دستگاه الکترونیکی سفت و سخت امکان می‌داد تا بیش از یک ماه به طور پایدار روی بدن سوسک نصب شود.

"کنجیرو فوکودا" (Kenjiro Fukuda)، سرپرست این پژوهش گفت: ماژول سلول خورشیدی آلی با ضخامت ۰.۰۰۴ میلی‌متر بر روی شکم نصب شده بود. ماژول فوق نازک نصب‌شده روی بدنه، توان خروجی ۱۷.۲ مگاوات را به دست می‌آورد که ۵۰ برابر بیشتر از توان خروجی دستگاه‌های جدید جمع‌آوری انرژی نصب‌شده روی حشرات زنده است.

سلول خورشیدی آلی، بسیار نازک و انعطاف‌پذیر و نحوه اتصال آن به حشره برای تضمین آزادی حرکت، ضروری بود. پس از بررسی دقیق حرکات طبیعی سوسک، پژوهشگران متوجه شدند که شکل شکم تغییر می‌کند و بخش‌هایی از اسکلت بیرونی روی هم قرار می‌گیرند. برای تطبیق با این امر، آنها بخش‌های چسبنده و غیرچسبنده را روی لایه‌هایی قرار دادند که به آنها امکان می‌داد تا خم شوند و چسبیده هم باقی بمانند. هنگامی که لایه‌های سلول خورشیدی ضخیم‌تر مورد آزمایش قرار گرفتند یا زمانی که لایه‌ها به طور یکنواخت به هم متصل شدند، سوسک‌ها دو برابر زمان لازم داشتند تا همان فاصله را طی کنند و وقتی لایه‌ها روی پشت‌ آنها قرار می‌گرفتند، به سختی خودشان را صاف نگه می‌داشتند.

پس از این که این اجزا به همراه سیم‌هایی که بخش‌های پا را تحریک می‌کنند، در سوسک‌ها ادغام شدند، سایبورگ‌های جدید مورد آزمایش قرار گرفتند. باتری به مدت ۳۰ دقیقه با نوری مشابه نور خورشید شارژ شد و حیوانات مجبور شدند با استفاده از کنترل از راه دور بی‌سیم به چپ و راست بپیچند.

فوکودا افزود: با توجه به تغییر شکل قفسه سینه و شکم هنگام حرکت اولیه، به نظر می‌رسد که به کار بردن یک سیستم الکترونیکی هیبریدی ساخته‌شده از عناصر سفت و انعطاف‌پذیر در قفسه سینه و دستگاه‌های بسیار نرم در شکم، طراحی موثری برای سوسک‌های سایبورگ باشد. علاوه بر این، از آنجا که تغییر شکل شکم منحصر به سوسک‌ها نیست، راهبرد ما را می‌توان در آینده با سایر حشرات مانند انواع دیگر سوسک‌ها یا شاید حتی حشرات پرنده مانند زنجره تطبیق داد.

نتایج این پژوهش، در مجله npj Flexible Electronics به چاپ رسید.

انتهای پیام