Các nhà nghiên cứu Nhật Bản đã thiết kế một hệ thống để chế tạo con gián cyborg điều khiển từ xa, trang bị một module điều khiển không dây nhỏ, sử dụng năng lượng từ pin sạc gắn với tấm pin mặt trời.
Mặc dù đây là thiết bị cơ khí, nhưng các bộ phận, chi tiết điện tử siêu mỏng và vật liệu linh hoạt cho phép côn trùng cyborg di chuyển tự do linh hoạt. Những kết quả công nghệ này sẽ hiện thực hóa khả năng sử dụng côn trùng cyborg trong sản xuất và đời sống.
Nhóm nhà khoa học quốc tế Nghiên cứu Tiên phong (CPR) do các nhà nghiên cứu tại RIKEN Cluster dẫn đầu đăng một báo cáo kết quả công trình khoa học trên Tạp chí Khoa học Điện tử Linh hoạt ngày 5/9.
Các nhà khoa học đang phát triển những thiết kế côn trùng cyborg - một phần là côn trùng, một phần là máy móc nhằm thực hiện sứ mệnh kiểm tra các khu vực nguy hiểm, giám sát môi trường và tìm kiếm cứu hộ. Để khai thác sử dụng hiệu quả côn trùng cyborg trong thực tế, người dùng phải có khả năng điều khiển cyborg từ xa trong thời gian dài. Kỹ thuật đòi hỏi phải điều khiển không dây các đoạn chân của cyborg, sử dụng năng lượng được cung cấp từ 1 pin sạc nhỏ.
 |
Cấu trúc thiết kế một con gián cyborg. Ảnh SciTechDaily. |
Duy trì năng lượng điện trong pin có ý nghĩa quan trọng, một bầy gián cyborg không thể đột ngột mất kiểm soát khi đang di chuyển xung quanh. Nếu sử dụng các trạm nối để sạc pin, nhu cầu quay trở lại và sạc pin sẽ làm gián đoạn những nhiệm vụ nhạy cảm về thời gian như tìm kiếm, cứu hộ. Các nhà khoa học Nhật Bản đưa ra phương pháp tiếp cận tối ưu là một pin mặt trời, gắn trên bo mạch cho phép liên tục sạc pin cho cyborg.
Để tích hợp thành công cụm thiết bị này vào một con gián có diện tích bề mặt hạn chế, nhóm kỹ sư đã phát triển một chiếc ba lô đặc biệt và những module pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng. Các nhà khoa học chế tạo một hệ thống bám dính, giữ máy móc gắn trên gián trong thời gian dài nhưng vẫn cho phép các chuyển động tự nhiên.
Nhóm nghiên cứu do TS Kenjiro Fukuda, RIKEN CPR dẫn đầu đã thử nghiệm với những con gián Madagascar, dài khoảng 6 cm (2,4 inch). Các nhà khoa học gắn module điều khiển chân không dây và pin lithium polymer vào phần phía trên ngực con gián, sử dụng một ba lô được thiết kế đặc biệt, mô phỏng theo cơ thể của con gián mô hình và in 3D bằng một loại polymer đàn hồi. Kết quả thu được là một hoàn toàn phù hợp với bề mặt cong của gián, cho phép thiết bị điện tử được gắn ổn định trên ngực con gián trong hơn một tháng.
Ông Fukuda cho biết: “Module pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng dày 0,004 mm gắn ở mặt sau của bụng. Module pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng gắn trên thân đạt được công suất 17,2 mW, lớn hơn 50 lần so với sản lượng điện của những thiết bị thu năng lượng hiện đại trên côn trùng sống”.
Pin mặt trời hữu cơ siêu mỏng và linh hoạt để đảm bảo côn trùng tự do di chuyển. Sau khi nghiên cứu kỹ lưỡng những chuyển động tự nhiên của gián, các nhà khoa học nhận thấy phần bụng thay đổi hình dạng và các phần của bộ giáp xác bên ngoài chồng lên nhau. Để phù hợp với tự nhiên, nhóm nghiên cứu đã gắn xen kẽ các băng kết dính và không kết dính lên các tấm phim, cho phép các tấm pin hữu cơ uốn cong nhưng cũng dính chặt vào nhau.
Sau khi các bộ phận này được tích hợp vào cơ thể gián cùng với dây điện kích thích các đoạn chân, các nhà khoa học tiến hành thử nghiệm các cyborg. Pin được sạc dưới ánh sáng mặt trời giả lập trong 30 phút, bằng bảng điều khiển không dây, các nhà khoa học điều khiển động vật di chuyển, quay trái và phải.
Ông Fukuda cho biết, nghiên cứu sự biến dạng của lồng ngực và bụng trong quá trình vận động cơ bản, một hệ thống điện tử tích hợp linh hoạt kết hợp giữa các phần cứng và bộ phận mang linh hoạt treo ở lồng ngực và những thiết bị siêu mềm ở bụng là một thiết kế hiệu quả cho gián cyborg, Do một số lượng lớn côn trùng có phần bụng biến dạng, thiết kế này có thể ứng dụng cho rất nhiều các loại khác nhau như bọ cánh cứng, ve sầu để tạo ra các cyborg đa dạng trong tương lai.
