据(jù)外媒9月(yuè)6日报道,据资料显示马达(dá)加斯加发声蟑螂,是一种黑褐色的无脊椎动物(wù),与(yǔ)食(shí)指一样长(zhǎng)。当它感到受到(dào)威胁(xié)时,它会(huì)通过(guò)空气使其背部的(de)孔发(fā)出嘶嘶声(shēng)。其发出的(de)这种声响,类似于响尾蛇尾(wěi)部所发出的嘎嘎声。近日,科学家们将(jiāng)上述这种蟑螂作为灵感,来制造昆(kūn)虫机器人。希望有朝(cháo)一日可以用(yòng)其来监测(cè)环境或在自然灾害后帮助城市搜索和救(jiù)援任(rèn)务。
经过(guò)改造后的蟑(zhāng)螂机器人
在周一发表在《npj Flexible Electronics》杂志上的一项新研究(jiū)显示,一个国际研究团队(Riken)对外透露,他们(men)已经设计了一个系统,其(qí)可以从远处远程(chéng)控制蟑螂的腿。
简单来说(shuō),该系统是一个可以连接到蟑螂(láng)神(shén)经(jīng)系(xì)统的“背包(bāo)”,其功率输出比以前的设备高(gāo)出约50倍,并采用不会阻碍蟑螂运动的超(chāo)薄柔性太(tài)阳能电池制成。按下(xià)按钮(niǔ)会向“背包(bāo)”发动电击,从(cóng)而诱使蟑螂向某(mǒu)个(gè)方向移(yí)动。
据了解,蟑螂机器人并不是一个新想法。早在2012年,北卡罗来纳州立大学的(de)研究人员(yuán)就已经对马达加斯加发声(shēng)蟑(zhāng)螂进行一种无线操控实验,结(jié)果表明(míng)这类(lèi)昆虫(chóng)可(kě)以被远程控制(zhì)在轨道上行(háng)走。
科(kē)学家们使用的方法是(shì)将背包连(lián)接起来并将电线连接到蟑螂(láng)的“尾须”,这是腹部末端的(de)两个附(fù)属(shǔ)物,基本上是感(gǎn)觉神经。一(yī)个在左边(biān),一个在右边(biān)。先前(qián)的研究表明(míng),任何一侧的电(diàn)脉冲(chōng)都可以(yǐ)刺激(jī)蟑螂朝那个方向移动,从而使研究人员能够控制运动(dòng)。但是要发送和接收信号就需要为背包(bāo)供电。但电(diàn)池终究会耗尽电(diàn)量(liàng),这样机器人(rén)蟑螂就会失去联络。
为了克服这个问题,Riken团队(duì)将系统设计为太阳能和可充电的(de)。将电池和刺激模块连接到(dào)蟑螂的胸部(bù)(其身体(tǐ)的上半部分)。然(rán)后(hòu)再确(què)保太(tài)阳能电池模块能够黏附在(zài)蟑螂(láng)的腹部,即身体的分段下部(bù)。
虽然人(rén)类已经找到了最佳的背包佩戴方式,但对(duì)于昆虫来说(shuō)却不尽相(xiàng)同。例如,蟑螂腹部的分段(duàn)特性使其能(néng)够在进入毛(máo)茸茸的情况下扭曲(qǔ)自(zì)己或翻转自己。如果你把(bǎ)一个黏性背包或充(chōng)电式(shì)电池安装在其上面,就会限制它的运动并剥夺它的机动能力。
为了克服(fú)这个问(wèn)题,Riken团队(duì)测试了许多薄电子薄膜,让他们的蟑螂进(jìn)行(háng)了一系列(liè)实(shí)验,并观(guān)察(chá)蟑(zhāng)螂如何根据薄膜的(de)厚度移(yí)动。最(zuì)后(hòu),该团队决(jué)定使用比人类头发细约17倍的模块。团队成员将该模块(kuài)附着在蟑螂腹部(bù),此举更好地保证了蟑螂(láng)的行走(zǒu)自由(yóu)度,并(bìng)且(qiě)还停留了大约一个月,大大超(chāo)过了以前的系统。
“目前的系统只有一个(gè)无线运动控制(zhì)系统(tǒng),因此准备城(chéng)市救援等应用是不够的,”日(rì)本(běn)理研(yán)的(de)柔性(xìng)电子专家(jiā)Kenjiro Fukuda说。“通过集成传感(gǎn)器和摄(shè)像头等其他所(suǒ)需设(shè)备(bèi),我们可以将(jiāng)我们的机器人昆虫用(yòng)于(yú)此类目的(de)。”
值(zhí)得注意的是,由于(yú)超薄太(tài)阳能(néng)电(diàn)池的设(shè)计,福(fú)田指出它可以应用于其他昆虫——甚至(zhì)有可能创造(zào)出由人类双手控制的机(jī)器人昆(kūn)虫飞行大军。他(tā)表示,甲虫和蝉是潜在的候选者。