科技|星洲研发“半机械曱甴”水陆两栖　水底生存3小时助搜救水浸区

[星岛综合报道]由新加坡南洋理工大学（NTU）与日本早稻田大学组成的研究团队，研发出一款专为半机械曱甴（Cyborg Cockroach）设计的柔性“潜水衣”，配备微型供氧系统，可让曱甴在水底或低氧环境下持续生存长达3小时，令这种生物混合机器人（Biohybrid Robot）由陆上活动扩展至水陆两栖，未来有望应用于水浸灾区搜救、基建巡检及狭窄空间探索。

所谓半机械曱甴，是在活体昆虫身上安装微型电子装置，包括微控制器、无线接收器及电源等，再透过植入触角的微型电极，以低电压脉冲刺激昆虫的自然避障反应，遥距控制其移动方向。研究人员亦可加入定位、环境监测、视觉测绘及数据收集等功能，使昆虫成为具备自主移动能力的生物机械平台。

研究团队指出，相较于微型机器人，半机械昆虫利用本身的肌肉驱动移动，只需极低电力控制方向，因此续航时间可由数天至数星期，远胜依靠微型马达及电池运作的机器人。此外，曱甴经过数亿年演化，具备极强的适应能力，可穿越狭窄缝隙、攀爬垂直表面、翻身自救，亦能承受远高于一般微型机器人的冲击，因此一直被视为灾害救援及巡检工作的理想平台。

最新开发的潜水衣由三部分组成，包括3D打印氧气产生器、柔软防水外壳，以及四条连接曱甴胸部气门的硅胶导管。整套装置可防止积水进入呼吸系统，同时持续向昆虫输送氧气，而不影响其自然活动能力。

氧气并非预先储存，而是利用化学反应即时产生。研究人员在氧气产生器内放入覆有二氧化锰催化剂的海绵，再注入少量稀释过氧化氢。当两者接触后，过氧化氢会迅速分解成水及氧气，再经由导管直接输送至曱甴气门，令牠即使身处水底或低氧环境，仍可维持正常呼吸。

研究以体型较大、没有翅膀的马达加斯加嘶叫曱甴作测试。实验模拟水浸隧道及低氧空间，结果显示穿上潜水衣的半机械曱甴可在水底保持活动长达3小时，成功由只能在陆地活动，扩展至可穿越干燥及水浸地形。

研究团队表示，半机械昆虫过去已曾参与真实搜救行动，包括缅甸7.7级地震后的搜救任务。加入水下呼吸能力后，未来可进一步深入被洪水淹没的瓦砾、排水管道及狭窄缝隙搜寻生还者，或执行基建巡检等工作。团队下一步将提升潜水衣耐用性、研究适用于更多昆虫品种，并整合更多传感器，进一步提升功能。

研究成果已发表于《Nature Communications》，研究团队表示，所有实验均遵循动物研究指引，过程中并无昆虫受到伤害。

图片：Nanyang Technological University

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