Wenn Sie sich das nächste Mal bewegen, um eine Kakerlake zu zerquetschen, möchten Sie vielleicht eine Pause einlegen, bevor Ihr Schuh den letzten Schlag liefert. Laut einer aktuellen Studie japanischer Forscher könnte eines der berüchtigtsten Insekten der Erde sein Cyborg-Retter werden.
Anfang dieses Monats haben die Forscher des Riken Center for Emergent Matter Science enthüllt was sie rufen a „wiederaufladbare, fernsteuerbare Cyborg-Kakerlake“, die bei Such- und Rettungsaktionen, der Umweltüberwachung und der Inspektion gefährlicher Bereiche eingesetzt werden könnte. Eine lebende Kakerlake, die ihren Aufbau als „teils Insekt, teils Maschine“ beschreibt, ist mit einem 3D-gedruckten Mini-Rucksack ausgestattet, der mit einer Reihe von Geräten gefüllt ist, mit denen Wissenschaftler die Bewegungen des Insekts aus der Ferne kontrollieren können.
Um die Kakerlaken dahin zu bringen, wo sie hin wollen, befestigen Wissenschaftler Drähte an den Cerci des Insekts, die gepaarte Anhängsel an der Rückseite des Bauches sind, und wenden elektrische Stimulation an. Die Stimulation des rechten Cerci lässt die Kakerlake nach rechts gehen, während die Stimulation des linken Cerci sie nach links bewegt, erklärten die Forscher.
Um die Elektronik in ihrer Cyborg-Kakerlake mit Strom zu versorgen, legte das Team in der Zwischenzeit eine Lithium-Polymer-Batterie in den Rucksack. Eine sehr dünne organische Solarzelle wurde am Unterleib der Kakerlake befestigt, um den Stromfluss zur Elektronik aufrechtzuerhalten. Die organische Solarzelle war 4 Mikrometer dick und flexibel, um die Bewegungen der Kakerlake nicht zu behindern oder ihr Exoskelett zu beeinträchtigen.
Laut den Forschern sind Batterien in diesen Szenarien wichtiger, als wir vielleicht denken. Die Forscher müssen in der Lage sein, die Kakerlaken über lange Zeiträume zu kontrollieren und die Batterie aufgeladen zu halten. Das Team behauptete, dass Batterien derzeit in anderen Geräten, die zur Überwachung von Gefahrenbereichen verwendet werden, einschränkend sein können, Reuters berichtete.
„Die Batterien in kleinen Robotern sind schnell leer, sodass die Zeit für die Erkundung kürzer wird“, sagt Kenjiro Fukuda, Senior Research Scientist am RIKEN Labor für Dünnschichtgeräte wer das Projekt leitete, sagte der Verkaufsstelle. „Ein entscheidender Vorteil (eines Cyborg-Insekts) besteht darin, dass sich das Insekt bei seinen Bewegungen selbst bewegt, sodass der benötigte Strom bei weitem nicht so hoch ist.“
Eine weitere Herausforderung war die Entwicklung eines Systems, das genügend Leistung liefert und es der Kakerlake, die eine kleine Oberfläche hat, ermöglicht, sich normal zu bewegen. Für die Studie wählten die Forscher Madagaskar-Fauchschaben, weil sie groß genug waren (ungefähr 6 cm oder 2,3 Zoll), um die Elektronik zu tragen, einen Panzer trugen, der breit genug für ein Solarpanel war, und keine Flügel hatten, die im Weg standen.
Wie das Team jedoch in ihrem Artikel in erklärte Natur, überwanden sie diese Herausforderung, indem sie ultradünne Filmelektronik mit einer „klebend-nichtklebenden Zwischenstruktur“ kombinierten, um die organische Solarzelle am Bauch der Schabe auf der Rückenseite zu befestigen. Dies war notwendig, weil der Bauch der Küchenschabe seine Form verändert und sich Teile seines Exoskeletts überlappen. Der Rucksack hingegen wurde oben am Brustkorb der Kakerlake befestigt.
Mit diesem System erreichte die organische Solarzelle eine Ausgangsleistung von 17,2 mW, die der Forscher leitete sagte Fukuda ist 50-mal mehr als aktuelle Geräte zur Energiegewinnung für lebende Insekten. Die Kakerlake konnte sich auch selbst aufrichten, wenn sie in mehr als 80 % der Fälle umgedreht wurde.
Das bedeutet jedoch nicht, dass die Cyborg-Kakerlaken bereit sind, in den Heldenmodus zu wechseln. Laut Reuters bewegte sich das Insekt in einer kürzlichen Demonstration, als Forscher eine Cyborg-Kakerlake mithilfe eines Spezialcomputers und Bluetooth anwiesen, nach links zu gehen, in diese allgemeine Richtung. Doch als sie dem Cyborg-Käfer sagten, er solle nach rechts gehen, drehte er sich schließlich im Kreis.
Die Forscher sagten, sie seien mit der Ausstattung der Cyborg-Kakerlaken noch nicht fertig. Als nächstes ist es ihr Ziel, die Komponenten noch weiter zu verkleinern, um die Mobilität zu verbessern und Platz für andere Geräte, einschließlich Sensoren und Kameras, zu schaffen.
Darüber hinaus könnten Cyborg-Kakerlaken nur der Anfang sein, sagte Fukuda und wies darauf hin, dass das System in Zukunft für andere Insekten wie Käfer oder fliegende Zikaden angepasst werden kann. Nun, ich weiß das alles für einen guten Zweck und alles, aber wenn man bedenkt, dass ich jedes Mal schreie und wegrenne, wenn ich eines dieser Insekten sehe, wird es etwas dauern, mich daran zu gewöhnen. Mit anderen Worten: Nehmen Sie sich die Zeit, die Sie brauchen, Leute.