研究團隊把電極植入巨大掘穴蟑螂,做出能找人也能打針的 Paraborg,近距離注射成功率 95%,團隊稱距離實戰還要 5 到 10 年。
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針筒刺入模擬傷患體內,二氧化碳氣體推動活塞完成注射,但執行這項任務的不是救護人員,而是一隻背負電極與晶片的巨大掘穴蟑螂!
昆士蘭大學(UQ)與新南威爾斯大學(UNSW)的研究團隊把這套裝置命名為 Paraborg,Paramedic(救護技術員)與 Cyborg(賽博格)的組合字。
根據團隊實測結果,僅計算近距離(15 公分以內)的注射動作,成功率達 95%;但若把出發、穿過檢查點到完成注射的整趟流程算進去,成功率降到 72%。
過去小型機器人與無人機投入災難搜救已行之有年,他們能鑽進倒塌建築等人類難以進入的空間,但多數任務僅止於搜尋,找到人之後能做什麼,往往沒有下文。
官方新聞稿中,計畫主持人、生物機器人工程師 Thang Vo-Doan 表示:我們想再往前一步,牠們找到人之後,能不能真的幫上忙?這句話也是 Paraborg 計畫的起點,相關成果已刊登於期刊《Advanced Science》。
電極怎麼操控蟑螂
團隊選用棲息於昆士蘭北部的巨大掘穴蟑螂作為載體,這種盔甲蟑螂體長可達 87 公釐,體重最高 40 公克,是目前已知體型最大的蟑螂之一。
製作流程是先將蟑螂麻醉,再植入電極與微晶片;裝置移除後,牠們仍能像一般蟑螂般正常生活,等於是可重複使用的載體,而非消耗品。
操控方式靠的是電流:對觸角施加電刺激可引導轉向,兩根觸角能分別控制,同時刺激尾部的一對感官器官(cerci)則能控制行走速度。
團隊測試發現,10 到 40 赫茲的頻率最有效,超過 50 赫茲,蟑螂會隨時間對刺激失去反應,換句話說,遙控蟑螂也有耐受度上限。
打針裝置與實測成績
團隊做出兩種版本:一種在頭部裝上鏡頭拍攝現場畫面,另一種裝設自動注射機構。蟑螂天生負重能力可達自身體重的 1.5 倍,加裝注射裝置後,總高度增加約 15 公釐、重量增加約 17 公克,實測顯示不影響牠們的正常行動。
注射動作靠的是一套簡單的化學反應:裝置引發連鎖反應,打破裝有檸檬酸與小蘇打的兩個隔間之間的封層,兩者混合釋放二氧化碳,氣體累積的壓力推動彈簧與活塞,完成注射,原理與小學自然課常見的小蘇打火山實驗相同。
實測中,團隊遙控一隻蟑螂從起點出發,穿過三個檢查點,最終對模擬目標完成注射;團隊也展示了分工合作:一隻蟑螂負責用鏡頭定位傷患,另一隻蟑螂接續執行注射,兩者接力完成任務。
瓦礫堆中的現實
不過目前這些測試場地都是實驗室,尚未模擬真實災難現場常見的瓦礫堆疊、崎嶇地形與持續變動的環境,72% 的全流程成功率能否複製到瓦礫堆中,仍是未知數。
Vo-Doan 表示,若能爭取到資源加快研究與實地測試,賽博格昆蟲組成的搜救隊有機會在 5 到 10 年內投入真實災害現場,也就是說距離量產部署還有相當長的路要走。
UQ 團隊先前也做過能攀爬垂直牆壁的賽博格甲蟲,這次改用體型更大的蟑螂,理由很直接:載重更大的蟲,才扛得動搜救與醫療用的專業器材。
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