日研发摇控型机械蟑螂

2022-09-27 4887 胡茉 澳门日报

 近日,日本理化学研究所(RIKEN)的研究人员最近开发和创造了一种遥控机械人蟑螂,该系统配备微型无线控制模组,由可充电的薄膜太阳能电池供电。儘管具有机械装置,但超薄的电子设备和柔性材料可以使这种

 机械人昆虫自由移动。

 由日本理化学研究所开创性研究集群(CPR)的研究人员组建的一个国际团队于近日在科学期刊《npj-柔性电子》上发布了这个结果。据悉,这一研究成就将有助于使机械人昆虫的应用成为现实。

 科学家一直在尝试设计“半机械昆虫”(一部分是昆虫,一部分是机器)帮助检查危险区域和监测环境。然而,为了使机械昆虫变得更加实用,操作人员必须能够长时间远端遥控,这需要无线控制他们的腿部行进,并由微型可充电电池供电。最好的方法就是採用板载太阳能电池,以确保电池持续充电。

 为成功地将这些设备集成到表面积有限的蟑螂体内,工程团队需要开发一种特殊的背包和超薄太阳能电池模组,还需要採用超强的粘附系统,以使长时间保持连接,同时确保自然飞行。

 研究小组以长约六厘米的马达加斯加蟑螂作为实验体,他们使用专门设计的背包将腿部无线控制模组和锂聚合物电池安装到机械蟑螂上半身后背上。这是根据蟑螂模型的身体建模并採用弹性聚合物进行3D列印的,就像是完美贴合蟑螂后背曲线的一个背包,使刚性电子设备能够稳定地安装在机械蟑螂身上。机械蟑螂採用0.004mm厚的超薄有机太阳能电池模组供电。

 研究人员表示,“安装在蟑螂身体上的超薄有机太阳能电池模组实现了17.2mW的功率输出,是目前最先进的昆虫能量收集装置的功率输出的五十倍以上。”

 事实证明,这种超薄且灵活的有机太阳能电池以及附着在蟑螂身上的做法可以确保其自由活动。在仔细检查了蟑螂的运动之后,科学家们意识到其腹部的形状发生了变化,部分外骨骼重叠。为了适应这一点,他们将粘合剂和非粘合剂部分交错放置在薄膜上,使它们可以弯曲但也能保持连接。当测试较厚的太阳能电池薄膜时,或者当薄膜均匀附着时,蟑螂需要两倍的时间才能跑完相同的距离,同时在翻倒时也很难翻过身来。

 研究人员将这些组件与刺激腿部运动的电线一起整合到蟑螂体内,并对其进行了测试。太阳能电池採用模拟的阳光充电三十分钟,便可以採用无线遥控器让它左右移动。

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