سوسک‌های کنترل از راه دور سایبورگ

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۵ سپتامبر ۲۰۲۲
لینک منبع Japanese Scientists Create Remote-Controlled Cyborg Cockroaches

محققان سیستمی را برای ایجاد سوسک‌های سایبورگ با کنترل از راه دور مهندسی کرده‌اند که مجهز به یک ماژول کنترل بی‌سیم کوچک است که توسط یک باتری قابل شارژ متصل به یک سلول خورشیدی تغذیه می‌شود. با وجود دستگاه‌های مکانیکی، وسایل الکترونیکی بسیار نازک و مواد انعطاف‌پذیر به حشرات اجازه حرکت آزادانه را می‌دهند. این دستاوردها به استفاده از حشرات سایبروگ به عنوان یک واقعیت عملی کمک خواهد کرد. یک تیم بین‌المللی به رهبری محققان در شاخه riKEN برای تحقیقات پیشگام (CPR) نتایج را روز ۵ سپتامبر ۲۰۲۲ در مجله علمی NPJ الکترونیک انعطاف‌پذیر گزارش کردند.

دانشمندان در تلاش برای طراحی حشرات سایبورگ - بخشی از حشرات، قسمتی از ماشین - برای کمک به بازرسی مناطق خطرناک و نظارت بر محیط هستند. با این حال، برای اینکه استفاده از حشرات سایبروگ عملی باشد، مربیان باید بتوانند آن‌ها را به مدت طولانی از راه دور کنترل کنند. این امر مستلزم کنترل بی‌سیم بخش‌های پای آن‌ها است که با یک باتری کوچک قابل شارژ کار می‌کنند.

نگه داشتن باتری به اندازه کافی ضروری است. هیچ‌کس نمی‌خواهد که یک گروه ناگهان خارج از کنترل از سوسک‌های سایبروگ در حال پرسه زدن در اطراف باشند. در حالی که ایستگاه‌های اتصال برای شارژ مجدد باتری می‌تواند ساخته شود، نیاز به بازگشت و تغذیه می‌تواند ماموریت‌های حساس به زمان را مختل کند. بنابراین، یک روش بهینه شامل کردن یک سلول خورشیدی درون صفحه‌ای است که می‌تواند به طور مداوم اطمینان حاصل کند که باتری شارژ باقی می‌ماند.

البته، گفتن همه اینها آسان‌تر از انجام آن است. برای ادغام موفقیت‌آمیز این دستگاه‌ها در یک سوسک که سطح محدودی دارد، تیم مهندسی باید یک کوله‌پشتی ویژه و ماژول‌های سلول خورشیدی آلی بسیار نازک ایجاد کنند. آن‌ها همچنین به یک سیستم چسبنده نیاز داشتند که دستگاه را برای مدت طولانی متصل نگه دارد در حالی که هنوز اجازه حرکت طبیعی را می‌دهد.

تیم تحقیقاتی به رهبری کنجیرو فوکودا، RIKEN CPR، سوسک‌های ماداگاسکار را که تقریباً 6 سانتی‌متر (2.4 اینچ) طول دارند، آزمایش کردند. آن‌ها ماژول کنترل پای بی‌سیم و باتری پلیمری لیتیوم را با استفاده از یک کوله‌پشتی ویژه به بالای حشره روی قفسه‌سینه متصل کردند. این مدل از بدن یک سوسک مدل ساخته شده و با یک پلیمر الاستیک به صورت سه‌بعدی چاپ شده است. نتیجه یک کوله‌پشتی بود که کاملا با سطح منحنی سوسک مطابقت داشت و اجازه می‌داد دستگاه الکترونیکی سفت و سخت به مدت بیش از یک ماه روی قفسه‌سینه نصب شود.

ماژول سلول خورشیدی آلی بسیار نازک با ضخامت ۰.۰۰۴ میلی متر در پشت شکم نصب شد. به گفته فوکودا، «ماژول سلول خورشیدی آلی فوق نازک نصب‌شده بر روی بدن، به توان خروجی ۱۷.۲ mW دست می‌یابد، که بیش از ۵۰ برابر بیشتر از توان خروجی ابزارهای فعلی برداشت انرژی در 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، دانشمندان 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 بر روی فیلم‌ها قرار می‌دهند که به آن‌ها اجازه خم شدن می‌دهد اما همچنان متصل باقی می‌ماند. زمانی که لایه‌های سلول خورشیدی ضخیم‌تر مورد آزمایش قرار گرفتند، یا زمانی که لایه‌ها به طور یکنواخت به هم متصل شدند، سوسک‌ها دو برابر بیشتر طول می‌کشیدند تا همان فاصله را طی کنند. وقتی به پشتشان بر می‌گشتند به سختی می‌توانستند خودشان را جا به جا کنند.

هنگامی 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 شبه نور خورشید شارژ شد و حیوانات با استفاده از کنترل از راه دور بی‌سیم به چپ و راست متمایل شدند.

فوکودا می‌گوید: «با توجه به تغییر شکل قفسه سینه و شکم در حین حرکت اولیه، به نظر می‌رسد یک سیستم الکترونیکی ترکیبی از عناصر سفت و سخت و انعطاف‌پذیر در قفسه سینه و دستگاه‌های اولتراسافت در شکم، طراحی مؤثری برای سوسک‌های سایبورگ باشد». « علاوه بر این، از آنجایی که تغییر شکل شکم برای سوسک‌ها منحصر به فرد نیست، استراتژی ما می‌تواند با دیگر حشرات مانند سوسک و یا حتی حشرات پرنده مانند سیکاداها در آینده سازگار شود.»

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات تکنولوژی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.