据外媒9月6日(rì)报道,据资料显示马达加斯加发声蟑螂,是一(yī)种黑褐色(sè)的(de)无(wú)脊椎(zhuī)动物,与(yǔ)食指一样长。当它感到受(shòu)到(dào)威胁时,它会通过空气使(shǐ)其背(bèi)部的孔发出嘶嘶声。其(qí)发出的(de)这种声响(xiǎng),类似于(yú)响尾蛇(shé)尾部所发出的嘎嘎声。近日,科学家们将上述(shù)这种(zhǒng)蟑螂作为灵感,来制造昆(kūn)虫(chóng)机(jī)器人。希(xī)望(wàng)有朝一日可以用其来(lái)监测环境或在自然灾害(hài)后帮助城(chéng)市搜索和救援任务。
经(jīng)过改造后的蟑螂机器人
在周一发表在《npj Flexible Electronics》杂志上的一项(xiàng)新研究显示(shì),一个国际研究团队(duì)(Riken)对外透露,他们(men)已经设计了(le)一个系统(tǒng),其可以从远处远程控制蟑(zhāng)螂的腿。
简单来说,该系(xì)统是一个(gè)可以(yǐ)连接到蟑螂神经系统的“背(bèi)包”,其功率输出比以前的设(shè)备高出(chū)约50倍,并采(cǎi)用不会(huì)阻碍蟑(zhāng)螂运(yùn)动(dòng)的超薄柔性(xìng)太阳能电池制成。按(àn)下按(àn)钮会向“背包”发动电击,从而诱使蟑螂向某个(gè)方向(xiàng)移(yí)动。
据了解(jiě),蟑(zhāng)螂机器人并不是一个(gè)新想法。早在2012年,北卡罗来纳州立大(dà)学的研究人员就已经(jīng)对马达加(jiā)斯(sī)加(jiā)发声蟑螂进行一种无线操控实验,结果表明这类昆虫可以被远程(chéng)控制在轨道上行走。
科学家们使用的方法是将背包连接起来并将电线连接到蟑螂(láng)的“尾须”,这是腹部末端的两(liǎng)个附属物,基本上是感觉神经。一个在左边(biān),一个在右边。先(xiān)前的研究表明,任(rèn)何一侧的(de)电脉冲都可以刺(cì)激蟑螂朝那个(gè)方向移动(dòng),从而使研究人员能够(gòu)控(kòng)制运动。但是要发送和接收信号就需要为背包供电。但电池终究会耗尽电(diàn)量(liàng),这(zhè)样机器人蟑(zhāng)螂就会失去联络。
为了克服这个(gè)问题(tí),Riken团队将系统设计为太阳能和(hé)可充电的(de)。将电池和(hé)刺激模(mó)块连接(jiē)到蟑螂的胸部(其身(shēn)体的上半部分)。然后再确保太阳能电池(chí)模块能够黏(nián)附在蟑螂的腹部,即身体的分段下部。
虽(suī)然(rán)人类已经找到了最佳的背包(bāo)佩戴方(fāng)式,但(dàn)对(duì)于(yú)昆虫来说却(què)不尽相同。例如,蟑螂腹部(bù)的(de)分段特性使其(qí)能够在进入毛(máo)茸茸的情况下扭(niǔ)曲自己或翻转(zhuǎn)自己(jǐ)。如果你把(bǎ)一个黏性背包(bāo)或充电式电池安(ān)装(zhuāng)在其上(shàng)面(miàn),就会限制它的运动并剥夺它的机动能力。
为了克服这个问题(tí),Riken团队测试了许多(duō)薄电(diàn)子薄膜,让他们的蟑螂进(jìn)行了一系列实验(yàn),并观察蟑螂如何根(gēn)据薄膜的厚度移(yí)动。最后,该团队决(jué)定使用比人类头发细约17倍的模块。团队(duì)成员将该(gāi)模块附着在蟑螂腹部,此(cǐ)举更好地保证了蟑螂的(de)行走自由度,并且还停留了大约一个月,大大超过了以(yǐ)前的(de)系统。
“目前的(de)系统只有一(yī)个无线运动控制系统(tǒng),因此准备城市救援等应用是不(bú)够的,”日本理(lǐ)研的柔性电(diàn)子(zǐ)专家Kenjiro Fukuda说。“通过集成传感(gǎn)器(qì)和摄像头等(děng)其他所需设(shè)备,我们可以将我们(men)的(de)机(jī)器(qì)人昆(kūn)虫用于此类目的。”
值得注意的是,由(yóu)于超薄太阳能电池的设计(jì),福(fú)田指出它可以应用于其他昆虫(chóng)——甚至有(yǒu)可能创造(zào)出(chū)由人(rén)类双手控制的(de)机器人昆虫(chóng)飞行大军。他表(biǎo)示,甲虫和蝉是潜在的候选者。