Ilmuwan Jepang Membuat Remote-Controlled Cyborg Cockroaches

Kelasteknisi.com - Para peneliti telah merancang sistem untuk membuat kecoak cyborg yang dikendalikan dari jarak jauh, dilengkapi dengan modul kontrol nirkabel kecil yang ditenagai oleh baterai isi ulang yang terpasang pada sel surya. Meskipun perangkat mekanis, elektronik ultra tipis dan bahan fleksibel memungkinkan serangga untuk bergerak bebas. 

Prestasi ini akan membantu membuat penggunaan serangga cyborg menjadi kenyataan praktis. Sebuah tim internasional yang dipimpin oleh para peneliti di RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) melaporkan hasilnya hari ini (5 September 2022) dalam jurnal ilmiah npj Flexible Electronics .

Para ilmuwan telah mencoba merancang serangga cyborg—sebagian serangga, sebagian mesin—untuk membantu memeriksa area berbahaya dan memantau lingkungan. Agar penggunaan serangga cyborg menjadi praktis, bagaimanapun, penangan harus dapat mengendalikannya dari jarak jauh untuk waktu yang lama. Ini memerlukan kontrol nirkabel dari segmen kaki mereka, didukung oleh baterai isi ulang kecil.

Menjaga agar baterai tetap terisi daya sangat penting—tidak ada yang menginginkan segerombolan kecoak cyborg yang tiba-tiba di luar kendali berkeliaran. Sementara stasiun dok untuk mengisi ulang baterai dapat dibangun, kebutuhan untuk kembali dan mengisi ulang dapat mengganggu misi yang sensitif terhadap waktu. Oleh karena itu, pendekatan optimal adalah memasukkan sel surya onboard yang dapat terus memastikan bahwa baterai tetap terisi daya.

Tentu saja, semua ini lebih mudah diucapkan daripada dilakukan. Untuk berhasil mengintegrasikan perangkat ini ke kecoa yang memiliki luas permukaan terbatas diperlukan tim teknik untuk mengembangkan ransel khusus dan modul sel surya organik ultra tipis. Mereka juga membutuhkan sistem adhesi yang membuat mesin tetap terpasang untuk waktu yang lama sambil tetap memungkinkan gerakan alami.

Dipimpin oleh Kenjiro Fukuda, RIKEN CPR, tim peneliti bereksperimen dengan kecoak Madagaskar, yang panjangnya sekitar 6 cm (2,4 inci). Mereka memasang modul kontrol kaki nirkabel dan baterai polimer lithium ke bagian atas serangga di dada menggunakan ransel yang dirancang khusus. Ini dimodelkan setelah tubuh model kecoa dan dicetak 3D dengan polimer elastis. Hasilnya adalah tas punggung yang sangat sesuai dengan permukaan melengkung kecoa, memungkinkan perangkat elektronik kaku untuk dipasang secara stabil di dada selama lebih dari sebulan.

Modul sel surya organik ultra tipis setebal 0,004 mm dipasang di sisi belakang perut. “Modul sel surya organik ultra tipis yang dipasang di tubuh mencapai output daya 17,2 mW, yang lebih dari 50 kali lebih besar dari output daya perangkat pemanen energi mutakhir saat ini pada serangga hidup,” menurut Fukuda.

Sel surya organik yang sangat tipis dan fleksibel, dan bagaimana sel itu melekat pada serangga, terbukti diperlukan untuk memastikan kebebasan bergerak. Setelah hati-hati memeriksa gerakan kecoa alami, para ilmuwan menyadari bahwa perut berubah bentuk dan bagian dari kerangka luar saling tumpang tindih. Untuk mengakomodasi ini, mereka menyisipkan bagian perekat dan non-perekat ke film, yang memungkinkan mereka menekuk tetapi juga tetap menempel. Ketika film sel surya yang lebih tebal diuji, atau ketika film dipasang secara seragam, kecoak membutuhkan waktu dua kali lebih lama untuk menempuh jarak yang sama. Mereka juga mengalami kesulitan untuk meluruskan diri saat telentang.

Setelah komponen ini diintegrasikan ke dalam kecoak, bersama dengan kabel yang merangsang segmen kaki, cyborg baru diuji. Baterai diisi dengan sinar matahari semu selama 30 menit, dan hewan disuruh belok kiri dan kanan menggunakan remote control nirkabel.

“Mengingat deformasi dada dan perut selama penggerak dasar, sistem elektronik hibrida dari elemen kaku dan fleksibel di dada dan perangkat ultrasoft di perut tampaknya menjadi desain yang efektif untuk kecoak cyborg,” kata Fukuda. “Selain itu, karena deformasi perut tidak hanya terjadi pada kecoak, strategi kami dapat disesuaikan dengan serangga lain seperti kumbang, atau mungkin bahkan serangga terbang seperti jangkrik di masa depan.”

Referensi: “Integrasi sel surya organik ultrasoft yang dipasang di tubuh pada serangga cyborg dengan mobilitas utuh” 5 September 2022, npj Flexible Electronics .

DOI: 10.1038/s41528-022-00207-2