研究人員：可充電遙控半機(jī)械“小強(qiáng)”現(xiàn)身 能幫助檢查危險(xiǎn)區(qū)域或監(jiān)測(cè)環(huán)境

由日本理研先鋒研究中心(CPR)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種遠(yuǎn)程控制的半機(jī)械蟑螂系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備了一個(gè)微型無(wú)線控制模塊，可通過(guò)太陽(yáng)能電池供電。盡管有機(jī)械裝置，但超薄的電子設(shè)備和柔性材料允許昆蟲自由移動(dòng)。該成果發(fā)表在5日的《npj柔性電子學(xué)》上，有望推動(dòng)半機(jī)械昆蟲更快走進(jìn)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

研究人員一直在努力設(shè)計(jì)一半是昆蟲、一半是機(jī)器的半機(jī)械昆蟲，以幫助檢查危險(xiǎn)區(qū)域或監(jiān)測(cè)環(huán)境。操作者需要對(duì)半機(jī)械昆蟲的腿部進(jìn)行無(wú)線的、長(zhǎng)時(shí)間的遠(yuǎn)程控制。最好的解決方案是通過(guò)一個(gè)車載太陽(yáng)能電池為半機(jī)械昆蟲供電。

為了成功地將這些設(shè)備集成到表面積有限的蟑螂身上，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種特殊的背包、超薄有機(jī)太陽(yáng)能電池模塊以及一種黏合系統(tǒng)，使機(jī)器能夠長(zhǎng)時(shí)間連接在一起，同時(shí)允許蟑螂自然移動(dòng)。

研究小組用身長(zhǎng)約6厘米的馬達(dá)加斯加蟑螂進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。他們用一個(gè)模仿蟑螂模型身體的特別設(shè)計(jì)的背包，將無(wú)線腿部控制模塊和鋰聚合物電池連接到這只昆蟲背上的胸部靠上位置。背包用彈性聚合物3D打印而成，與機(jī)器蟑螂的曲面完美契合，使得剛性電子設(shè)備可穩(wěn)定地安裝在其胸部長(zhǎng)達(dá)一個(gè)多月。

0.004mm厚的超薄有機(jī)太陽(yáng)能電池組件安裝在腹部的背側(cè)。研究人員介紹稱，這種“貼身”超薄有機(jī)太陽(yáng)能電池組件的輸出功率為17.2毫瓦，是目前的昆蟲能量采集裝置輸出功率的50多倍。

在仔細(xì)檢查了蟑螂的自然運(yùn)動(dòng)后，研究人員意識(shí)到，蟑螂的腹部會(huì)改變形狀，外骨骼的部分會(huì)重疊。為了適應(yīng)這種情況，他們將黏合和非黏合部分交錯(cuò)放置在薄膜上，這使得它們既可彎曲，又可保持連接，確保了機(jī)器蟑螂的行動(dòng)自由。

測(cè)試中，研究人員將這些組件與刺激腿部的電線整合到機(jī)器蟑螂體內(nèi)，用光給電池充電30分鐘，并使用無(wú)線遙控器讓機(jī)器蟑螂左右轉(zhuǎn)彎。

研究人員表示，這種策略還適用于甲蟲等其他昆蟲，甚至未來(lái)還可用于蟬等會(huì)飛的昆蟲。(科技日?qǐng)?bào)實(shí)習(xí)記者 張佳欣)

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