据外媒9月6日(rì)报道,据(jù)资(zī)料显示马(mǎ)达加斯加发声蟑螂,是一(yī)种黑褐色的无脊(jǐ)椎动(dòng)物,与食指一样长。当它感到受到威胁时,它会通过空气使其背(bèi)部的(de)孔发出嘶嘶(sī)声。其(qí)发(fā)出的(de)这(zhè)种声(shēng)响,类似于响尾蛇尾部所发(fā)出的嘎嘎声。近日,科学家们将上述这种(zhǒng)蟑螂作为灵感(gǎn),来制(zhì)造昆虫机器人。希望有朝(cháo)一(yī)日可以用其来监测环境或在自然灾(zāi)害后帮助城市搜索和救援(yuán)任务。
经过改造(zào)后的蟑(zhāng)螂机器(qì)人
在周一(yī)发表在(zài)《npj Flexible Electronics》杂(zá)志上的一项新研究显示(shì),一个国际研究(jiū)团(tuán)队(Riken)对外透露,他们已经设计(jì)了一个系统,其可(kě)以从远处远(yuǎn)程控(kòng)制(zhì)蟑(zhāng)螂的腿。
简单来说(shuō),该系统是一个(gè)可以连接到蟑螂神经系统的“背(bèi)包”,其功率输出比以前的设备高出约(yuē)50倍,并采(cǎi)用(yòng)不会阻碍蟑螂运(yùn)动的超薄柔性太(tài)阳(yáng)能电池制成。按下按(àn)钮会向“背包”发(fā)动电击,从而(ér)诱使(shǐ)蟑螂向某(mǒu)个方向移动。
据了解,蟑螂(láng)机(jī)器人并不是(shì)一(yī)个新(xīn)想法。早在2012年,北卡(kǎ)罗(luó)来纳州立大(dà)学的研究人员(yuán)就已经对马达加(jiā)斯(sī)加发声蟑螂(láng)进行一(yī)种无线操控实验(yàn),结果表(biǎo)明这类昆虫可以被远程(chéng)控制在轨道上行(háng)走。
科(kē)学家们使用的方(fāng)法是将背包连接起(qǐ)来(lái)并将电线连接到蟑螂的“尾须”,这是腹部末端的两个附属物,基本上(shàng)是感觉(jiào)神经。一个在左边,一(yī)个在右边。先前的研究表(biǎo)明,任何一侧的电(diàn)脉冲都(dōu)可(kě)以刺激蟑(zhāng)螂(láng)朝那个方向移动,从而(ér)使研究人员能够控制运动(dòng)。但是(shì)要发(fā)送和接收信(xìn)号(hào)就需要(yào)为背包供(gòng)电。但电池(chí)终究会耗尽电量,这样(yàng)机器人蟑螂就会失去联络。
为了克服(fú)这个问题(tí),Riken团队将系统设计为太(tài)阳(yáng)能(néng)和可(kě)充(chōng)电的。将电池和刺激模块连接到蟑螂的胸(xiōng)部(其身体的上(shàng)半部分)。然后再确保太(tài)阳(yáng)能电(diàn)池模块能够(gòu)黏附在蟑螂的腹部,即(jí)身体的分段(duàn)下部(bù)。
虽然人类已经找到了最佳的背(bèi)包佩戴方式,但对于昆虫来说却不(bú)尽相同。例如,蟑螂腹部的分(fèn)段特性(xìng)使其能够在进入(rù)毛(máo)茸茸(róng)的情况下扭曲自己(jǐ)或(huò)翻转自己(jǐ)。如果(guǒ)你(nǐ)把一个黏性背包(bāo)或(huò)充电式电池安装(zhuāng)在其上面,就会(huì)限制它的运动(dòng)并剥(bāo)夺它的(de)机动能力。
为了克服(fú)这个问题,Riken团队测试了(le)许多(duō)薄电子薄膜,让他们的蟑螂进行了一系列(liè)实验(yàn),并观察蟑螂如何(hé)根据薄(báo)膜的厚度移动。最后(hòu),该团队决(jué)定使用比人类头发细约17倍的模块。团队成员将该(gāi)模块附着在蟑螂腹部,此举更好地保证了蟑螂的行走(zǒu)自由度,并且还停留了大约一个月(yuè),大(dà)大超过了以前(qián)的系统。
“目前(qián)的系(xì)统只有一个无线运动控制系统,因(yīn)此准备(bèi)城市救(jiù)援等应用(yòng)是不(bú)够的,”日本(běn)理研(yán)的柔性电子专家(jiā)Kenjiro Fukuda说。“通过(guò)集成传感器和摄像头等其他所需设备,我们(men)可以将我们(men)的(de)机器人昆虫用于此类目的。”
值得注意的是,由于超(chāo)薄太阳能电池的设计,福田指出它可(kě)以应用(yòng)于其他昆虫——甚至有可(kě)能创造出由人类双手控制的机器人昆虫飞行大军。他表示,甲虫(chóng)和蝉(chán)是潜在(zài)的(de)候选(xuǎn)者。