遙控蟑螂群現在可以在水下呼吸

一群由電子植入物遠端控制的機器人昆蟲現在可以在水下活動，這要歸功於微型潛水服為它們提供氧氣，使它們有一天能夠探索火星。

新加坡南洋理工大學的 Hirotaka Sato 及其同事於 2021 年首次證明，馬達加斯加嘶嘶蟑螂（波浪形小袋鼠）可以使用內置於稱為尾葉的感覺器官中的電極進行遠端控制。 2024 年，他們證明了由 20 隻機器人昆蟲組成的群體可以協調它們的行動。

目標是開發配備紅外線感測器的生物機器人，可在自然災害發生後大量使用來搜尋倖存者。蟑螂為此類應用提供了一個現成的平台，具有有效的燃料源、高效的運動和內置的避開障礙物的反射能力——工程師仍在努力在如此小的規模上以機械方式複製這些能力。

但佐藤和他的團隊對昆蟲無法搜索被淹沒的地區感到不滿，這在災區並不罕見，因此他們開發了一種潛水服，使它們能夠在水下工作。

蟑螂透過腹部和胸部的氣孔呼吸。研究人員 3D 列印了一套防水樹脂套裝，可以保護腹氣孔免受水的影響。微小的軟管從套裝中向前延伸，直接連接到胸部氣孔；如果衣服的主體部分也覆蓋了胸部，就會妨礙腿部的活動。

研究人員沒有像水肺潛水衣那樣為昆蟲提供加壓氧氣罐，而是加入了過氧化氫和二氧化錳的混合物。當這兩種化學物質發生反應時，過氧化氫分解產生氧氣，蟑螂可以吸收氧氣。

穿著這套衣服時，蟑螂能夠在水下、深度達 50 公分的地方一次行走長達 3 個小時，沒有任何不良影響：穿著這套衣服後觀察到的所有 5 隻昆蟲在三天后仍然健康。

這些套裝還允許昆蟲以非常自然的方式在水下移動。在陸地上，套裝中的機器人昆蟲的平均前進速度為每秒 87.5 毫米，但在水下則減慢至每秒 78.4 毫米。

佐藤說，這種套裝可以使昆蟲機器人更有能力進行搜索和救援，但他也希望探索它們在太空中的用途，這是另一個缺乏重要氧氣的環境。

「最終目標是將這項技術帶入太空，」他說。 “這是朝著為機器人昆蟲製造宇航服邁出的一大步。例如，探索火星表面。”

為此，研究團隊現在打算在軌道上或火星等行星表面可能遇到的各種惡劣環境中測試蟑螂服：極低和高溫、真空和強烈輻射暴露。然而，航太機構可能不喜歡將蟑螂送往火星的想法，因為它可能會被來自地球的微生物污染地球。

西英格蘭大學的艾倫溫菲爾德表示，水肺潛水蟑螂的概念看起來很奇怪，但它有明顯的應用，例如環境監測。

「已經有人嘗試製造非常小的機器人，但問題是電池。非常小的機器人通常電池壽命很短，」他說。 “人們經常問我，移動機器人的三大問題是什麼？我的回答是：能源、能源、能源。”

蟑螂不僅比機器人效率更高，能夠在不加油的情況下工作更長時間，而且還能夠在野外尋找食物，並且幾乎可以無限期地工作。