Forscherteam entwickelt ferngesteuerte Cyborg-Kakerlaken für Katastrophenfälle

Ferngesteuerte Kakerlaken

Es klingt wie ein Konzept für einen Science-Fiction-Film, ist aber ein reales und faszinierendes Projekt: Ein internationales Team von Forschern entwickelt unter der Führung des japanischen RIKEN Cluster for Pioneering Research (CPR) ein auf Arduino-Technologie basierendes Steuermodul, das auf lebenden Kakerlaken angebracht werden kann, um sie zu ferngesteuerten Cyborgs zu machen. Diese Hybride aus Insekt und Maschine sollen etwa dazu eingesetzt werden, in Fällen von Naturkatastrophen gefährliche Gebiete zu durchstreifen und zu inspizieren, um wertvolle Daten zu liefern. Wie heise berichtet, wird das Steuermodul über einen Pufferakku mit der notwendigen Energie versorgt, welcher von einer kleinen Solarzelle aufgeladen wird.

In dem Paper "Integration of body-mounted ultrasoft organic solar cell on cyborg insects with intact mobility", das die Wissenschaftler des Teams in der Fachzeitschrift npj Flexible Electronics veröffentlicht haben, erklären die Forscher genau, wie es ihnen gelungen ist, eine Kakerlake mittels ihres Rucksackmoduls fernzusteuern. Dem Paper zufolge war dabei die größte Herausforderung, die Kakerlaken über lange Zeiträume hinweg erfolgreich ansteuern zu können, damit auch längere Einsätze möglich sind.

Steuermodul auf Arduino-Basis

Wie t3n erklärt, haben sich die Wissenschaftler eine beeindruckende Lösung einfallen lassen, um die Fernsteuerung der Insekten möglich zu machen. Auf dem Rücken der Kakerlake wird eine Art elektronischer Rucksack befestigt, der über Drähte an zwei sensorische Nerven am rechten und linken Ende des Hinterleibs des Tiers angeschlossen wird. Wie die Forscher aus den Ergebnissen früherer Studien bereits schließen konnten, sind elektronische Impulse auf beiden Seiten der Kakerlaken dazu in der Lage, das Tier in die entsprechende Richtung zu bewegen.

Die Stimulation der Beine und die somit erreichte Fernsteuerungsmöglichkeit wird laut heise durch Arduino-Technologie ermöglicht. Ein Arduino UNO steuert ein Wireless-Funkmodul NRF24L01+ an, womit Signale gesendet werden können, die die Kakerlake nach links und rechts steuern können. Nochmal das gleiche Modul fungiert als Gegenstelle und ist an einen Arduino Pro Mini angeschlossen. Dieser Arduino Pro Mini übernimmt die Auswertung der Steuersignale und stimuliert auf der Basis dieser Auswertung die Beine der Kakerlake, um sie dazu zu bringen, sich nach rechts oder links zu bewegen.

Solarenergie sorgt für den Antrieb

Eines der größten Probleme, denen sich die Forscher bei der Ausarbeitung des Konzepts stellen mussten, war die Frage nach der Energiequelle. Dabei verwarfen die Entwickler schnell die Idee einer Batterie, da einer solchen nach einer gewissen Nutzungszeit schlicht der Saft ausgehen würde, womit die Forscher das entsprechende Insekt nicht mehr kontrollieren könnten. Aus diesem Grund war die oberste Priorität für die Energieversorgung, dass diese mit hoher Wahrscheinlichkeit dauerhaft aufrechterhalten werden kann. Deshalb entschied sich das Forscherteam für die Verwendung einer Solarzelle mit einem Akku.

Wie heise erklärt, nutzen die Wissenschaftler für die Anbringung von Elektronik, Akku und dem 0,004 mm dünnen, organischen Solarmodul auf der Kakerlake ein besonderes Haftsystem, das dazu in der Lage ist, das Solarmodul für einen längeren Zeitraum auf dem Körper des Insekts zu halten, ohne dass es abfällt und ohne die Bewegungsfähigkeit des Tiers allzu sehr einzuschränken. Das Modul auf dem Körper der Kakerlake zu halten, wurde durch den Umstand erschwert, dass sich Teile des Exoskeletts des Insekts überlappen, was dazu führt, dass sich der Hinterleib bei der Bewegung verändert. Doch auch für diese Schwierigkeit ließen sich die Forscher etwas einfallen: Sie brachten die einzelnen Zellen des Solarmoduls geschichtet teilweise verklebt und teilweise unverklebt auf, wodurch eine deutlich höhere Biegsamkeit und Bewegungsfreiheit erreicht wurde, ohne dass das Modul von der Kakerlake abfällt.

Thomas Weschle / Redaktion finanzen.net