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半机械甲虫的神经植入物可以从昆虫的翅膀拍动中吸取能量

了解研究人员如何创新地从昆虫飞行中收集能量,为带有神经植入物的电子甲虫提供动力。

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这些螺旋形发电机在甲虫扇动翅膀时收集能量。

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新闻要点:在机器人领域,制造用于间谍活动、搜索和救援等目的的微型苍蝇状机器人由来已久。但一些研究人员指出,在这个尺度上制造敏捷、动态的机器具有挑战性,转而求助于大自然,将活甲虫变成了电子生物

,通过神经植入物控制它们的飞行。寻找一种足够轻便的电源让这些甲虫随身携带一直很困难,但现在,一个机器人专家团队发现,从它们扇动的翅膀中收集能量

可能是一种让这些“电子生物”无需电池运行的方法。具体方法:

  • 研究人员将压电发电机安装在绿六月甲虫的胸部,靠近翅膀连接处。当压电发电机弯曲或压缩时会产生电力。

  • 他们尝试了两种不同的形状(螺旋形和梁状),每种形状有两种不同的设计,能够从每只甲虫身上收集大约45 µW的电力,并证明他们越靠近甲虫翅膀的根部,收集的能量就越多。在根部附近,他们可以将功率输出增加到115 µW。

  • 他们估计,如果发电机能够直接连接到甲虫的翅膀上,功率输出可以增加10倍,足以运行飞行控制神经植入物。

背景信息

  • 这不是科学家第一次尝试从昆虫自身的身体中收集能量。此前的尝试集中于从昆虫的体温中获取热能,或使用共振磁性装置从振动中收集能量。

  • 与体热版本相比,压电方法有可能收集更多能量,并且比振动选项更可靠,因为振动选项的输出在甲虫翅膀拍动频率发生微小变化时也会波动。

别着急

  • 研究人员尚未将发电机直接连接到翅膀上以实现那10倍的提升,这是在他们能够对带有神经植入物的甲虫进行试验之前所必需的。

未来展望:制造这些微型发电机仍然是一个困难的过程,因此该团队正在努力开发更标准化的技术。参考文献: Ethem Erkan Aktakka, et al. “Energy scavenging from insect flight.” J. Micromech. Microeng. 21 (2011) 095016 (11pp) DOI:10.1088/0960-1317/21/9/095016

图片由Aktakka等人以及 J. Micromech. Microeng. 提供

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