Un equipo binacional dirigido por investigadores japoneses ha diseñado cucarachas ‘cyborg’ (en parte insectos, en parte máquinas) controladas a distancia. El sistema consta de un pequeño módulo de control inalámbrico, que funciona con una batería recargable conectada a una celda solar que le brinda extensa autonomía. Los insectos siguen teniendo amplia movilidad, por lo que serían de gran utilidad para ayudar a inspeccionar áreas peligrosas o monitorear el medio ambiente. La invención la describieron sus autores este lunes en npj Flexible Electronics.

El desarrollo

Los ingenieros desarrollaron una ‘mochila’ especial, que se inspiró en el cuerpo de una cucaracha modelo y fue impresa en 3D con un polímero elástico. Además, diseñaron dispositivos mecánicos y módulos de celdas solares orgánicas ultradelgadas, de 0,004 mm de espesor, para alimentar a una pequeña batería recargable, todos adaptables a la limitada área superficial de la cucaracha. También crearon elementos electrónicos extrafinos para equipar al insecto con el control inalámbrico de los segmentos de sus piernas.

El equipo experimentó con cucarachas de Madagascar, que miden aproximadamente seis cm de largo y que habían sido ya empleadas como ‘ciborgs’ de interés doméstico. Conectaron el módulo inalámbrico de control de piernas y la batería de polímero de litio a la parte superior del tórax, usando una mochila adaptada perfectamente a la superficie curva del insecto. Asímismo, idearon un sistema de adhesión con materiales flexibles, que mantuvo estable la maquinaria rígida, unida al cuerpo del animal, durante más de un mes, y que al mismo tiempo permitió sus movimientos naturales.

Kenjiro Fukuda, científico japonés que dirigió el equipo de expertos, dijo en un comunicado este lunes que el módulo de células solares ultrafina y flexible, montado en el dorso del abdomen de la cucaracha, logra una potencia de salida de 17,2 mW, lo que, en su criterio, «es más de 50 veces mayor que la potencia de salida de los dispositivos actuales de recolección de energía de última generación en insectos vivos».

Un examen cuidadoso de los movimientos naturales de las cucarachas permitió a los investigadores percatarse de la necesidad de intercalar secciones adhesivas y no adhesivas en las películas, ya que el abdomen cambia de forma y partes del exoesqueleto se superponen. Esto les permitió doblarse, pero también permanecer adheridas. Cuando se probaron películas de celdas solares más gruesas, o cuando las películas se adhirieron uniformemente, las cucarachas tardaron el doble en correr la misma distancia y tuvieron dificultades para enderezarse cuando estaban boca arriba.

Puesta en marcha

Para probar los cyborgs, los ingenieros integraron todos estos componentes en las cucarachas, junto con cables que estimulan los segmentos de las patas. Entonces cargaron la batería durante 30 minutos con luz artificial, e hicieron que los animales giraran a la izquierda y a la derecha usando un control remoto inalámbrico.

Fukuda sostiene que un «sistema electrónico híbrido de elementos rígidos y flexibles en el tórax«, así como «dispositivos ultrasuaves en el abdomen», parecen proporcionar un diseño efectivo para las cucarachas ‘cyborg’, pues tendría en cuenta la deformación de estos segmentos corporales durante la locomoción básica de estos insectos.

El hecho de que la deformación abdominal no es exclusiva de las cucarachas, hace que «nuestra estrategia se pueda adaptar a otros insectos, como escarabajos, o quizás incluso a voladores como las cigarras, en el futuro«, dice Fukuda. Estos logros ayudarán a que el uso de insectos cyborg sea una realidad práctica.