RIKEN ở Nhật với chiếc balo cho gián
News được duyệt bởi: hi tech hcm - 15/10/2022
Các nhà nghiên cứu chế tạo gián cyborg mang theo chiếc balo túi năng lượng của riêng chúng. Chiếc balo túi có pin mặt trời và pin có thể giữ cho các thiết bị điện tử của cyborg hoạt động trong nhiều tuần.
Kết hợp hoàn hảo giữa bọ máy tính và công trùng
Bạn đã bao giờ nghĩ rằng mình sẽ nhìn thấy một con gián cyborg chạy bằng năng lượng mặt trời và mang một chiếc ba lô trông giống như một mạch điện? Một nhóm các nhà nghiên cứu tại viện nghiên cứu RIKEN của Nhật Bản đã biến một con gián Madagascar bình thường thành một con côn trùng cyborg thực sự bằng cách kết nối một pin lithium, một pin mặt trời, nhiều dây điện và một mạch điện tử nhỏ. Người máy có thể được điều khiển bằng tín hiệu Bluetooth và các nhà nghiên cứu cho rằng trong tương lai, những con bọ robot như vậy có thể được sử dụng cho các nhiệm vụ tìm kiếm và cứu hộ.
Các nhà nghiên cứu gọi cyborg của họ là một hệ thống lai máy tính - côn trùng, và nó kết hợp côn trùng sống làm nền tảng và một hệ thống điện tử nhỏ làm bộ điều khiển. Về cơ bản, nó là một biobot có thể được điều khiển như một robot, nhưng nó có sức mạnh để khám phá và điều hướng một môi trường phức tạp với sự thông thạo của một loài côn trùng. Các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng các cyborg côn trùng thậm chí có thể đánh bại các robot mềm truyền thống khi điều hướng hữu ích trong thế giới thực.
Balo túi tích hợp năng lượng mặt trời
Giữ nguyên hình dạng cơ thể của con gián dài 6 cm, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một chiếc ba lô bằng polymer có thể mang theo tất cả các thiết bị điện tử mà không làm phiền con côn trùng khi nó di chuyển. Ba lô mang một bộ điều khiển điện tử, một pin lithium và nhiều dây điện. Mỗi dây được kết nối với bộ điều khiển ở một bên và với các chân khác nhau của con gián ở bên kia.
Bất cứ khi nào các nhà nghiên cứu muốn con gián di chuyển, họ sẽ gửi tín hiệu Bluetooth đến bảng mạch để truyền dòng điện đến chân thông qua dây dẫn. Những dòng điện này bắt chước đầu vào của giác quan để chỉ đạo con vi khuẩn di chuyển sang phải hoặc trái, tận dụng hành vi phản xạ. Não của gián vẫn cần thiết để kích hoạt các cơ của nó và khiến gián di chuyển.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu sớm nhận ra rằng côn trùng cyborg có thể phải hoạt động trong nhiều ngày hoặc thậm chí vài tuần. Pin lithium nhỏ bé sẽ không đủ đáp ứng nhu cầu năng lượng trong thời gian dài đó, và vì não của gián vẫn còn nguyên vẹn, nên nó có thể từ bỏ bất kỳ nhiệm vụ nào mà nó được giao và bỏ chạy.
Để tăng cường cung cấp năng lượng, một tế bào năng lượng mặt trời siêu mỏng đã được tạo ra và trồng trên bụng của con gián để khắc phục vấn đề này. Mặc dù chỉ dày 4x10⁻³ mm nhưng pin mặt trời đã cung cấp năng lượng gấp 50 lần lượng điện năng cần thiết cho bộ điều khiển. Thật không may, nó đủ rộng để cản trở sự di chuyển của con gián. Trong quá trình thử nghiệm ban đầu, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng con côn trùng đang di chuyển với tốc độ bằng một nửa tốc độ ban đầu và mỗi khi lộn hoặc ngã, nó không thể quay lại hướng bình thường.
Các nhà nghiên cứu đã thực hiện một số điều chỉnh đối với vị trí và cách sắp xếp của tế bào, và cuối cùng, họ có thể trang bị cho gián cyborg một tế bào năng lượng mặt trời và pin cung cấp năng lượng 17,2 mW.
Trong khi giải thích thêm về tầm quan trọng của đơn vị pin mặt trời, các nhà khoa học nghiên cứu và một trong những tác giả của nghiên cứu, Kenjiro Fukuda, nói với Ars Technica, "Để đạt được nhiệm vụ giải cứu đô thị, côn trùng cyborg chứa máy tính để điều khiển chuyển động, cảm biến để tìm kiếm [ cho] người và thiết bị liên lạc không dây. Chúng yêu cầu tổng điện năng tiêu thụ từ 10-100 mW. Do đó, các thiết bị thu năng lượng gắn trên côn trùng là rất quan trọng để tăng phạm vi hoạt động và chức năng của các biobots. "
Ông cũng nói rằng các nhà khoa học khác đã đề xuất các loại biorobots bổ sung khác nhau, từ robot bướm đêm đến bọ cyborg . Tuy nhiên, hầu hết các loài côn trùng cyborg này thiếu các thiết bị thu năng lượng trên cơ thể chúng vì diện tích và tải trọng của thiết bị thu hoạch làm giảm đáng kể khả năng di chuyển của chúng. Vì vậy, việc bổ sung một thiết bị thu năng lượng phù hợp (pin mặt trời) để sạc lại bộ điều khiển điện tử trên côn trùng cyborg là một trong những thành tựu chính trong nghiên cứu của họ.
Cyborgs so với robot mềm
Có vẻ thực tế hơn và dễ sử dụng robot mềm thay vì côn trùng cyborg cho các nhiệm vụ tìm kiếm và cứu hộ. Robot mềm sẽ không bao giờ từ bỏ nhiệm vụ như gián cyborg; ngoài ra, chúng có thể được thực hiện nhanh hơn và hiệu quả hơn. Vậy tại sao chúng ta cần côn trùng cyborg? Câu trả lời là năng lượng và chi phí — để biến một con gián thành một người máy, tất cả những gì chúng ta cần là một mạch điện thu nhỏ, một nguồn năng lượng, một số dây dẫn, một bộ điều khiển và một chiếc ba lô polymer. Một robot mềm được làm hoàn toàn từ đầu.
Mặc dù việc kết nối dây với chân của một con gián có vẻ tốn thời gian, nhưng lượng thời gian cần thiết để chế tạo một robot mềm là lớn hơn. Hơn nữa, những robot như vậy có nhu cầu năng lượng cao so với các đối tác côn trùng của chúng. “Chúng tôi kiểm soát sự chuyển động của côn trùng bằng cách sử dụng tín hiệu điện tới các dây thần kinh cảm giác. Cách tiếp cận này yêu cầu mức tiêu thụ điện là ~ 100 uW, nhỏ hơn nhiều so với mức tiêu thụ điện năng yêu cầu của các bộ truyền động chuyển động cho các robot nhỏ (thường là 100 mW hoặc lớn hơn), ”Fukuda cho biết.
Ngoài khả năng của một robot, gián cyborg điều hướng một môi trường bằng cách sử dụng đầu vào mà nó nhận được từ các giác quan tự nhiên của nó. Đây là điều mà một robot mềm không bao giờ có thể thực hiện được, và do đó, các nhà nghiên cứu cho rằng côn trùng cyborg có thể hỗ trợ tốt hơn trong các nhiệm vụ tìm kiếm và cứu hộ so với bất kỳ công nghệ nào khác . Fukuda và nhóm của ông hiện đang lên kế hoạch tạo ra các phiên bản cyborg của các loại côn trùng khác, bao gồm cả những loài có thể bay.
Nguyên tổng hợp theo: arstechnica.com
