洪水凶猛，突破陆地限制！蟑螂穿上3D打印“潜水服”，有望助力灾后搜救

在地震废墟搜救中崭露头角的潜水服“半机械蟑螂”，近日迎来了技术迭代。洪水后搜新加坡南洋理工大学与日本早稻田大学联合研究团队，凶猛限制成功为这种仿生昆虫研发出专用的突破柔性“潜水服”，使其具备在水下及低氧环境中持续作业的陆地力灾能力，续航时间大幅延长至3小时，蟑螂为洪水灾害后的穿上复杂环境搜救提供了全新解决方案。

▲科研人员正在调试蟑螂“潜水服”装置

填补灾后搜救空白：从陆地到水下的望助跨越

研究团队指出，暴雨或洪水引发的潜水服次生灾害现场往往极度复杂。倒塌的洪水后搜瓦砾、浑浊的凶猛限制排水沟以及狭窄的缝隙，不仅阻碍了救援人员通行，突破也限制了传统机器人的陆地力灾活动空间。

“通过扩展仿生昆虫的蟑螂运行参数，赋予其水下航行能力，穿上我们将显著提升搜救工作的效率与覆盖面。”研究团队在6月29日发表于《自然通讯》（Nature Communications）的论文中强调。这项创新设计不仅拓展了半机械昆虫的应用边界，更使其有望在洪水救援、管道巡检等高难度场景中发挥关键作用。

技术背景：生物动力 vs 电子动力

半机械昆虫（Bio-hybrid Robots）是一种将电子控制器植入活体昆虫体内的混合机器人。与依赖高耗能锂电池的传统小型机器人不同，半机械昆虫利用昆虫自身的肌肉组织提供动力，具有能耗低、续航久、结构紧凑等优势，且不易因电力耗尽而突然失效。

此前，该技术已在实战中接受检验。2025年3月，在缅甸发生的7.7级强震救援中，“半机械蟑螂”被部署进入人类和常规机器人难以抵达的狭窄废墟区域，积累了宝贵的实战经验。

核心突破：3D打印氧气罐与柔性防水外壳

为了实现水下作业，研究团队面临的最大挑战是如何在极小的空间内解决供氧与防水问题。

共同作者、早稻田大学创意科学与工程学院教授梅津信二郎（Shinjiro Omatu）解释道：“我们将柔软的防水外壳与微型氧气发生器结合，确保昆虫在原本致命的低氧环境中仍能保持自然活动能力。”

该装置由以下核心组件构成：
1. 柔性防水外壳：保护昆虫主体免受水压和水分侵害。
2. 3D打印氧气罐：内部填充涂有二氧化锰催化剂的高吸收海绵。
3. 硅胶输氧管：共四根，直接将氧气输送至蟑螂胸部的气门。

工作原理：当注入稀释过的过氧化氢时，催化剂促使化学反应缓慢释放氧气，通过硅胶管持续供给昆虫呼吸。整个装置体积小巧（约10×10毫米），重量轻，安装与拆卸便捷，且对昆虫无伤害。

实验验证：续航提升百倍，适应低氧环境

在测试环节，科学家构建了模拟灾难环境的塑料管道系统，包括充满二氧化碳的被淹没隧道，以模拟真实的低氧水下场景。

实验数据显示，装备“潜水服”的半机械蟑螂在模拟水下隧道和低氧环境中表现优异：
* 存活时间：从原来的几分钟大幅提升至3小时。
* 移动能力：昆虫活动自如，移动速度仅出现轻微下降，未受显著影响。

梅津信二郎教授表示：“最关键的技术难点在于平衡装置的‘小巧’与‘柔韧’，既要让昆虫能舒适佩戴，又要保证长时间潜水时的氧气供应充足。”

未来展望：集成传感器与多物种扩展

研究团队下一步计划为“潜水服”集成传感器和导航系统，并在更接近真实灾难场景的环境中进行进一步测试。

此外，该技术具有广泛的扩展潜力。未来，科学家计划将这一技术应用于蝗虫、甲虫等其他昆虫，用于检查水淹管道、地下排水系统及隧道等高危区域，为城市基础设施维护和灾害应急响应提供智能化支持。

红星新闻记者周月潇
编辑邓旆光
审核何先菊

(责任编辑：焦点)