来自新加坡南洋理工大学和日本早稻田大学的研究团队开发了一款3D打印潜水服，使半机械蟑螂能够在水下执行任务时存活。如果你从未听说过半机械昆虫，它们是活体虫子——例如蟑螂——被装上了微型电子控制器以控制其运动，还可搭载传感器和摄像头等小型设备用于侦察和搜救。这些半机械生物由南洋理工大学研发，由于利用蟑螂肌肉高效运动，它们所需的电力远少于微型机器人，其体积也意味着它们十分适合在难以进入的地点导航，例如地震后废墟中搜寻幸存者。

在研发半机械虫子的过程中，研究人员意识到需要解决如何使其防水的问题。由于半机械蟑螂依赖昆虫自身的呼吸系统，研究团队实质上需要制造一种能让虫子在水中或低氧环境中呼吸的装置。这项工作的成果是一款3D打印潜水服，可长达三小时通过蟑螂的气孔向其呼吸系统输送氧气。

南洋理工大学机械与航空航天工程学院的Hirotaka Sato教授解释说：“我们的新型昆虫潜水服就像人类潜水员使用的氧气瓶。它产生氧气并直接输送到昆虫的气孔，使半机械蟑螂能够在水下或低氧环境中存活并移动。这一点很重要，因为真实的灾难现场在暴雨或洪灾后可能十分棘手，积水会堵住废墟、排水管和狭窄缝隙中的通道。通过将半机械昆虫的作业参数扩展到包含水下移动，我们相信它们能增强搜救工作。”半机械蟑螂的套装包括一个3D打印的氧气生成罐、硅胶输氧管和一个柔性外壳。氧气罐采用透明PMMA型树脂3D打印而成，内含一块浸有二氧化锰的海绵，当接触到稀释的过氧化氢时，二氧化锰作为催化剂产生氧气。随后，通过二氧化锰与过氧化氢反应产生的氧气经硅胶管输送至蟑螂的呼吸系统。这套服装对蟑螂本身无害。研究人员解释，管道连接在虫子胸部的气孔上，可以轻松拆除。在测试中，该套装被装配在一只半机械马达加斯加发声蟑螂——一种体型较大且不能飞的蟑螂——身上。穿上套装后，这只半机械昆虫能够在潮湿地形中自然移动并存活。

早稻田大学创意科学与工程学院的Shinjiro Umezu教授补充道：“关键工程挑战在于构建一套足够小、轻且柔韧的系统供昆虫穿戴，同时产生足够氧气支持长时间水下运动。我们的方法将软质防水外壳与一个简单而可靠的化学制氧器结合，使昆虫保持其自然运动能力，同时免受它通常无法生存的环境侵害。”Sato教授是半机械昆虫领域的开拓者，已在这一高度细分的领域耕耘十余年。他的半机械昆虫已被投入实战使用。例如，今年三月缅甸发生强烈地震后，半机械蟑螂作为“狮心行动”的一部分被部署到废墟中寻找幸存者。目前，该潜水服正在模拟灾害环境中进行测试，以便在部署前进行调整和改进。凭借水下作业能力，研究人员还希望为半机械蟑螂开辟更多应用场景，如检查管道、排水管、隧道及其他潮湿且难以进入的基础设施。团队还在探索使用蝗虫和甲虫等其他昆虫种类。