Gli scienziati creano scarafaggi cyborg telecomandati grazie all'energia solare

Sep 07, 2023

Un team internazionale guidato da ricercatori del RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) in Giappone ha scoperto una tecnica per rendere gli scarafaggi cyborg telecomandati ancora più sofisticati caricandoli con un minuscolo modulo di celle solari.

Gli insetti sono notevoli; Essi:

Queste qualità avvantaggiano i robot, o meglio ancora, i cyborg realizzati attaccando componenti elettronici a insetti biologici.

I ricercatori hanno attaccato dei dispositivi elettronici sul dorso degli scarafaggi del Madagascar. Uno “zaino” stampato in 3D che corrisponde alla forma del torace dell’insetto contiene l’elettronica, che include una batteria ricaricabile ai polimeri di litio, un ricevitore wireless e un modulo che controlla le zampe dell’insetto.

L'hanno collegato a un modulo di celle solari organiche fissate all'addome dello scarafaggio. I componenti elettronici sono ricoperti da una pellicola ultrasottile spessa solo 4 micrometri (circa 18 volte più sottile di un capello umano) per inviare impulsi elettrici per controllare lo scarafaggio. Allo stesso tempo rimane portatile e non ostacola i movimenti di base degli insetti.

I ricercatori hanno testato pellicole di celle solari più spesse. Tuttavia, gli scarafaggi impiegavano il doppio del tempo per percorrere la stessa distanza e avevano difficoltà a raddrizzarsi quando si giravano sulla schiena.

Infine, sono state utilizzate parti adesive e non adesive in vari punti della pellicola per non ostacolare la mobilità degli scarafaggi,

"Considerando la deformazione del torace e dell'addome durante la locomozione di base, un sistema elettronico ibrido di elementi rigidi e flessibili nel torace e dispositivi ultramorbidi nell'addome sembra essere un progetto efficace per gli scarafaggi cyborg. Inoltre, poiché la deformazione addominale non è esclusiva degli scarafaggi cyborg scarafaggi, la nostra strategia può essere adattata ad altri insetti come gli scarafaggi, o forse anche a insetti volanti come le cicale in futuro." ha affermato Kenjiro Fukuda del Riken Cluster for Pioneering Research in Giappone.

Dopo essere state caricate per 30 minuti alla luce, queste celle solari avevano una potenza di 17,2 mW, sufficiente per far funzionare l'elettronica per due ore. Secondo il gruppo di ricerca, la produzione di questo dispositivo è 50 volte superiore a quella di altri dispositivi all'avanguardia per la raccolta di energia utilizzati sugli insetti viventi.

Kenjiro Fukuda ha detto:

"I dispositivi di raccolta energia montati sul corpo sono fondamentali per espandere la gamma di attività e funzionalità degli insetti cyborg."

Lo scarafaggio sibilante del Madagascar è un invertebrato nero e marrone che può raggiungere una lunghezza di 6 cm. Gli scarafaggi sono originari dell'isola del Madagascar, al largo delle coste africane. Emettono un sibilo muovendo rapidamente l'aria attraverso le aperture nella schiena quando si sentono minacciati. Il suono ricorda il tintinnio della coda di un serpente.

Molte specie di insetti hanno subito la trasformazione cyborg nel corso degli anni, tra cui:

L’elettronica dei modelli precedenti era alimentata da minuscole batterie, che limitavano il tempo di funzionamento prima di dover essere ricaricate o sostituite. Con questo in mente, i ricercatori del RIKEN CPR hanno modificato gli scarafaggi per includere celle solari nel loro ultimo studio. Con una cella solare, i ricercatori potrebbero controllare a distanza uno scarafaggio per un tempo indefinito poiché non sarebbero più vincolati dalla durata della batteria. La cella solare elimina anche la necessità di ricaricare la batteria con una docking station.

Questi progressi potrebbero rendere i cyborg scarafaggi ancora più efficienti nelle missioni di ricerca e salvataggio o nell’utilizzo di minuscoli sensori per monitorare le condizioni ambientali a distanza. Inoltre, il gruppo di ricerca afferma che potrebbe applicare il nuovo progetto a diverse altre specie di insetti. La ricerca è stata pubblicata il 5 settembre 2022 sulla rivista npj Electrical Electronics.

Guarda lo scarafaggio cyborg caricare il suo zaino speciale nel video qui sotto.