Команда американских инженеров предпринимает попытки создать армию насекомых-киборгов уже несколько лет.Насекомых планируется использовать для исследования мест опасных или недоступных для человека – от завалов после землетрясений до объекта, захваченного террористической группировкой. Предполагается, что в ближайшем будущем
кибернасекомые могут использоваться, чтобы обеспечивать информацией поисково-спасательные и различные другие операции американских спецслужб.
Сложной задачей было обеспечить жуков достаточным количеством энергии для выполнения миссии. Кроме того, что насекомое должно иметь довольно мощный заряд энергии, оно также должно быстро и эффективно передвигаться. Эту проблему команда ученых из Мичиганского университета и пыталась решить в последнее время.
Исследователи разрабатывают способы использовать собственную энергию насекомых и преобразовывать ее в питание для киберсуществ.
Команда создала маленький пьезогенератор - устройство, которое преобразовывает энергию окружающей среды (вибрации, ветер, солнечная энергия, радиация, и т. д.) в электрическую энергию; при этом устройство накапливает необходимое количество преобразованной энергии и передает ее на устройство-приемник. Новое изобретение имеет небольшой вес и располагается возле крыльев насекомых.
Команда инженеров Мичиганского университета издала результаты своего исследования в журнале «Микромеханики и микроинженерии».
Источник энергии
В своей статье ученые отмечают, что, несмотря на прорыв в технологии «воздушного самоходного микроустройства», никакое современное оборудование не способно было соответствовать аэродинамической и маневрирующей способности насекомых.
Причем, кроме того, что насекомые должны были быть снабжены механизмами управления и другими «железками», само устройство и его оборудование нуждается в довольно мощном источнике энергии.
Команда отвергла идею использования миниатюрных солнечных батарей, потому что это вводит ограничение - зависимость от доступа к свету. Таким образом, группа задумалась о разработке энергетического коллектора вибрации. Это устройство состоит из крошечного трехслойного спирального генератора.
Внешние два слоя состоят из PZT-5H - керамическое вещество, которое производит электрический заряд, когда нарастает механическое напряжение. Внутренний слой из латуни обеспечивает усиление эффекта.
Ученые планируют закрепить на насекомых сверхтонкие солнечные панели, чтобы «подстраховывать» энергию от пьезоэлектрического генератора
Мускульная сила
Исследователи использовали хруща блестящего зеленого, чтобы определить наилучшее место для расположения устройства.
Одновременно ученые идентифицировали двигательную силу крыльев как самого многообещающего источника энергии.
Однако мембрана крыла насекомого недостаточно прочна, чтобы удержать устройство и сохранить скорость и аэродинамику. Таким образом, команда сосредоточилась на мускуле крыла животных.
Инженеры решили приложить к грудной клетке жука два тонких спиральных прута. Конец каждого витка спирали касается укрепленной части тела насекомого, у основы крыла прикрепляется пьезоэлектрический элемент, который может «захватывать» кинетическую энергию и превращать ее в электрическую. Все это весит меньше чем 0,2 грамма, а производимая энергия - 45 микроватт во время полета.
Получаемая энергия довольно мала, но ее достаточно для одного жука.
Энергия, получаемая от движения крыльев насекомого, будет служить питанием для всего закрепленного на нем оборудования
Киборги
Исследователи предположили, что эти простые устройства могли бы, в конечном счете, стать источником энергии для насекомых-киборгов, управляемых дистанционно, благодаря нейро-электродным имплантатам и коммуникативному оборудованию - микрофонам и другим датчикам.
Команда предположила, что насекомые могли бы носить все это оборудование в крошечных «рюкзаках».
Насекомые-киборги могли бы исследовать опасные или труднодоступные места и передавать видео- и фотоинформацию аварийным службам, которые знали бы к чему готовиться и более эффективно могли бы оказать необходимую помощь или подготовить какую-то операцию.
Инженеры говорят, что кибернасекомые могут положить начало «новой эры поисково-спасательных операций, наблюдения, контроля над опасными веществами и обнаружения взрывчатых веществ».
Это не первый раз, когда исследователи попытались превратить животных в роботов с дистанционным управлением.
Авторы статьи в журнале «Микромеханика и микроинженерия» отметили эксперименты по управлению крысами через мозговые нейроны, связанные с рецепторами на осязательных волосках (усах), рассказали о попытке направлять действия акул, стимулируя часть их мозга, связанную с обонянием, а также об изучении возможности контроля над передвижением тараканов.
Команда также отметила, что предыдущая попытка получить энергию от вибрации крыльев мотылька потерпела неудачу, так как вес устройства (1,28 грамма), оказался слишком большим, насекомые не способны были быстро и далеко лететь.
По материалам:
КМ.ру