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TUhjnbcbe - 2025/6/12 10:12:00

既然,大自然已经为我们做了很多艰苦的工作,为什么还要从头开始设计机器人呢?这就是半机械昆虫背后的原因,现在科学家们已经找到了一种方法,通过使用定制的太阳能电池为远程控制的半机械蟑螂供电,从而使它们变得更加先进。

上图:蟑螂胸部的电子设备,现在可以由贴在它们腹部的薄膜太阳能电池供电。

昆虫利用一系列强大的感觉器官,它们足够小,可以到达我们无法到达的地方,它们可以在有害的环境中生存,它们可以轻松地爬上表面或飞行。对于机器人来说,这些都是很有用的属性——或者更好的是,通过将电子设备连接到活体昆虫上的半机械人。

多年来,许多类型的昆虫都接受过半机械人的改造。机器人蝗虫可以用它们敏感的鼻子嗅出爆炸物,机器人蜻蜓可以制造活泼的小型无人机,机器人蟑螂可以在灾区快速寻找幸存者。

以前的版本都是使用小型电池为电子设备供电的,但这增加了它们需要充电或换电之前的功能时间限制。因此,在这项新的研究中,日本理化学研究所(RIKEN)的研究人员将太阳能电池集成到半机械蟑螂中。

研究小组在马达加斯加蟑螂的背上安装了电子设备,这种蟑螂可以长到大约6厘米(2.4英寸)长。这个电子装置包括一个锂聚合物电池、一个无线接收器和一个控制昆虫腿的模块,安装在一个与它胸部曲线相匹配的3D打印“背包”中。

他们将其连接到安装在蟑螂腹部的有机太阳能电池组件上。这种超薄的薄膜只有0.毫米厚,让它们足够轻,可以让虫子携带。在薄膜的不同部位使用了粘合剂和非胶粘剂,以避免阻碍蟑螂的移动。

这些太阳能电池的功率输出为17.2mW,在太阳下充电30分钟后,足以使电子设备运行两个小时。该团队表示,这种输出比用于活体昆虫的其他能量收集装置高出50倍。

这些改进可以使机器人蟑螂在倒塌的建筑中奔跑着寻找幸存者,或者用小型传感器远程监测情况。该团队表示,这种新设计也可以适用于其他类型的半机械人昆虫。

这项研究发表在《npj柔性电子》杂志上。

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