9月6日消息，日本 RIKEN 开创性研究集群 (CPR) 的研究人员领导的一个国际团队，设计了一个用于制造遥控机器人蟑螂的系统，该系统配备了一个微型无线控制模块，该模块由可充电太阳能电池供电。尽管是机械装置，但超薄的电子设备和柔性材料使昆虫能够自由移动。这些研究成果于 9 月 5 日在科学期刊npj Flexible Electronics上进行了报道。

日本 RIKEN 的研究人员创造了遥控机器人蟑螂，配备了一个微型无线控制模块，该模块由可充电太阳能电池供电。图片来源：理研

研究人员一直在尝试设计半机械人昆虫——部分昆虫，部分机器——以帮助检查危险区域或监测环境。然而，为了使机器人昆虫的使用变得实用，处理者必须能够长时间远程控制它们。这需要对它们的腿部进行无线控制，由微型可充电电池供电，保持电池充足电是根本。虽然可以建立充电站来为电池充电，但返回和充电的需要可能会破坏对时间敏感的任务。因此，最好的解决方案是配备一个板载太阳能电池，它可以持续确保电池保持充电状态。

所有这些说起来容易做起来难。为了成功地将这些设备集成到表面积有限的蟑螂中，研究团队需要开发一种特殊的背包、超薄有机太阳能电池模块和一种粘附系统，该系统可以使机器长时间保持连接，同时还允许自然运动。

在 RIKEN CPR 的 Kenjiro Fukuda 的带领下，该团队对长约 6 厘米的马达加斯加蟑螂进行了实验。他们使用专门设计的背包将无线腿控模块和锂聚合物电池连接到昆虫胸部的顶部，该背包以模型蟑螂的身体为模型。背包采用弹性聚合物 3D 打印，与蟑螂的曲面完美贴合，使刚性电子设备能够稳定地安装在胸部一个多月。

0.004 mm 厚的超薄有机太阳能电池模块安装在腹部的背侧。

“安装在身体上的超薄有机太阳能电池模块实现了17.2 mW 的功率输出，比目前最先进的活体昆虫能量收集装置的功率输出高出 50 倍以上，”福田表示。

事实证明，这种超薄且灵活的有机太阳能电池以及它是如何附着在昆虫身上的，是确保活动自由所必需的。在仔细检查了蟑螂的自然运动后，研究人员意识到腹部改变了形状，外骨骼的部分重叠。为了适应这一点，他们将粘合剂和非粘合剂部分交错到薄膜上，这使得它们可以弯曲但也可以保持连接。当测试较厚的太阳能电池薄膜时，或者当薄膜均匀附着时，蟑螂跑相同距离所需的时间是原来的两倍，并且在仰卧时很难自行翻正。

一旦这些组件与刺激腿部的电线一起被整合到蟑螂中，新的机器人就被测试了。电池用伪太阳光充电30分钟，用无线遥控器让动物左右转。

“考虑到胸部和腹部在基本运动过程中的变形，胸部刚性和柔性元件的混合电子系统和腹部的超软设备似乎是机器人蟑螂的有效设计，”福田说：“此外，由于腹部变形并不是蟑螂独有的，我们的策略可以适应甲虫等其他昆虫，甚至未来可能会适应蝉等飞行昆虫。”