日研發搖控型機械蟑螂

    近日，日本理化學研究所(RIKEN)的研究人員最近開發和創造了一種遙控機械人蟑螂，該系統配備微型無線控制模組，由可充電的薄膜太陽能電池供電。儘管具有機械裝置，但超薄的電子設備和柔性材料可以使這種

    機械人昆蟲自由移動。

    由日本理化學研究所開創性研究集群(CPR)的研究人員組建的一個國際團隊於近日在科學期刊《npj-柔性電子》上發佈了這個結果。據悉，這一研究成就將有助於使機械人昆蟲的應用成為現實。

    科學家一直在嘗試設計“半機械昆蟲”（一部分是昆蟲，一部分是機器）幫助檢查危險區域和監測環境。然而，為了使機械昆蟲變得更加實用，操作人員必須能夠長時間遠端遙控，這需要無線控制他們的腿部行進，並由微型可充電電池供電。最好的方法就是採用板載太陽能電池，以確保電池持續充電。

    為成功地將這些設備集成到表面積有限的蟑螂體內，工程團隊需要開發一種特殊的背包和超薄太陽能電池模組，還需要採用超強的粘附系統，以使長時間保持連接，同時確保自然飛行。

    研究小組以長約六厘米的馬達加斯加蟑螂作為實驗體，他們使用專門設計的背包將腿部無線控制模組和鋰聚合物電池安裝到機械蟑螂上半身後背上。這是根據蟑螂模型的身體建模並採用彈性聚合物進行3D列印的，就像是完美貼合蟑螂後背曲線的一個背包，使剛性電子設備能夠穩定地安裝在機械蟑螂身上。機械蟑螂採用0.004mm厚的超薄有機太陽能電池模組供電。

    研究人員表示，“安裝在蟑螂身體上的超薄有機太陽能電池模組實現了17.2mW的功率輸出，是目前最先進的昆蟲能量收集裝置的功率輸出的五十倍以上。”

    事實證明，這種超薄且靈活的有機太陽能電池以及附着在蟑螂身上的做法可以確保其自由活動。在仔細檢查了蟑螂的運動之後，科學家們意識到其腹部的形狀發生了變化，部分外骨骼重疊。為了適應這一點，他們將粘合劑和非粘合劑部分交錯放置在薄膜上，使它們可以彎曲但也能保持連接。當測試較厚的太陽能電池薄膜時，或者當薄膜均勻附着時，蟑螂需要兩倍的時間才能跑完相同的距離，同時在翻倒時也很難翻過身來。

    研究人員將這些組件與刺激腿部運動的電線一起整合到蟑螂體內，並對其進行了測試。太陽能電池採用模擬的陽光充電三十分鐘，便可以採用無線遙控器讓它左右移動。

    由於腹部變形並不是蟑螂所獨有的功能，研究團隊的策略可以將這些技術用於其他昆蟲（例如甲蟲），甚至未來可能會創造類似蟬這樣會飛的昆蟲。

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