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(Noticias de Nanowerk) Un equipo internacional dirigido por investigadores del RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) ha desarrollado un sistema para fabricar cucarachas cyborg a control remoto equipadas con un pequeño módulo de control inalámbrico alimentado por una batería recargable conectada a una celda solar. A pesar de la mecánica, la electrónica ultrafina y los materiales flexibles permiten que los insectos se muevan libremente.
Estos logros publicados en la revista científica npj Electrónica flexible («Integración de Célula Solar Orgánica Ultrasuave Montada en el Cuerpo en Insectos Cyborg con Int Mobility»), ayudará a poner en práctica el uso de insectos cyborg.
Los investigadores han intentado construir insectos cyborg, en parte insectos, en parte máquinas, para inspeccionar áreas peligrosas o monitorear el medio ambiente. Sin embargo, para que el uso de insectos cyborg sea práctico, los cuidadores deben poder controlarlos de forma remota durante largos períodos de tiempo. Esto requiere el control inalámbrico de los segmentos de sus piernas, que funcionan con una pequeña batería. Mantener la batería cargada es fundamental: nadie quiere que un equipo de cucarachas cyborg se desboque repentinamente deambulando.
Si bien es posible construir estaciones de acoplamiento para cargar la batería, la necesidad de regresar y cargar podría interrumpir las misiones sensibles al tiempo. Por lo tanto, la mejor solución es instalar un panel solar a bordo, que pueda mantener la batería cargada continuamente.
Todo esto es más fácil decirlo que hacerlo. Para integrar con éxito estos dispositivos en una cucaracha restringida en la superficie, el equipo de investigación tuvo que desarrollar una mochila especial, módulos de células solares orgánicas ultradelgadas y un sistema adhesivo que mantendría la maquinaria unida durante largos períodos de tiempo mientras permitía el movimiento natural.
Dirigido por Kenjiro Fukuda, RIKEN CPR, el equipo experimentó con cucarachas de Madagascar, que miden aproximadamente 6 cm de largo. Conectaron el módulo de control de piernas inalámbrico y la batería de polímero de litio a la parte superior del tórax del insecto usando una mochila especialmente diseñada modelada a partir del cuerpo de una cucaracha modelo. La mochila, impresa en 3D con un polímero elástico, se adaptaba perfectamente a la superficie curva de la cucaracha, lo que permitía que el dispositivo electrónico rígido se adhiriera de manera estable al tórax durante más de un mes.
El módulo de células solares orgánicas ultradelgadas de 0,004 mm de espesor se montó en el lado dorsal del abdomen. «El módulo de células solares orgánicas ultradelgadas adherido al cuerpo logra una potencia de salida de 17,2 mW, que es más de 50 veces mayor que la potencia de salida de los dispositivos actuales de recolección de energía de insectos vivos de última generación», dijo Fukuda.
La célula solar orgánica ultrafina y flexible y su fijación al insecto resultaron necesarias para garantizar la libertad de movimiento. Después de estudiar cuidadosamente los movimientos naturales de las cucarachas, los investigadores encontraron que el abdomen cambia de forma y partes del exoesqueleto se superponen. Para acomodar esto, agregaron secciones adhesivas y no adhesivas a las láminas, permitiéndoles flexionarse pero también adherirse. Cuando se probaron láminas de células solares más gruesas, o cuando las láminas se aplicaron uniformemente, las cucarachas tardaron el doble en caminar la misma distancia y tuvieron problemas para erguirse sobre sus espaldas.
Después de integrar estos componentes en las cucarachas, junto con cables que estimulan los segmentos de las patas, se probaron los nuevos cyborgs. La batería se cargó con pseudo luz solar durante 30 minutos y se hizo que los animales giraran a izquierda y derecha con el control remoto inalámbrico.
«Dada la deformación del tórax y el abdomen durante la locomoción básica, un sistema electrónico híbrido de elementos rígidos y flexibles en el tórax y dispositivos ultrasuaves en el abdomen parece ser un diseño efectivo para las cucarachas cyborg», dice Fukuda. «Debido a que la deformidad abdominal no es exclusiva de las cucarachas, nuestra estrategia también se puede adaptar a otros insectos como los escarabajos, o tal vez incluso a insectos voladores como las cigarras en el futuro».
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