Исследователи создали водолазный костюм для тараканов-киборгов

[Article Publisher]

Исследователи из Сингапурского университета NTU и Университета Васеда создали гибкий водолазный костюм для тараканов-киборгов.


Это позволяет им выживать и передвигаться под водой в условиях низкого уровня кислорода до трёх часов. Это должно расширить возможности использования этих тараканов для поисково-спасательных операций, особенно в случае стихийных бедствий, когда затонувшие обломки, лужи и затопленные участки могут затруднять внедрение других роботизированных систем.

Тараканы-киборги — живые насекомые, которыми управляют с помощью электронных контроллеров. Поскольку они используют собственное тело для перемещения, им требуется значительно меньше энергии, чем традиционным роботам, которые обычно используют мощные батареи для питания приводов двигателей и других узлов.

Однако насекомым необходим кислород. Тараканы дышат через крошечные отверстия, называемые дыхальцами. Эти отверстия направляют воздух в трахеальную систему для газообмена. Под водой эти насекомые не имеют доступа к кислороду.



Nature Communications
В рамках исследований учёные создали пластиковые трубки, имитирующие различные среды, в частности затопленные туннели, заполненные CO₂, для воссоздания условий с низким содержанием кислорода. Новый костюм позволял насекомым оставаться активными и находиться под водой до 3 часов.

“Наш новый водолазный костюм для насекомых работает по принципу кислородного баллона, который используют водолазы-люди. Он генерирует кислород и подает его непосредственно в дыхательные отверстия насекомого, что позволяет киборгу-таракану выживать и передвигаться в подводных средах или средах с низким содержанием кислорода. Это важно, поскольку реальные места катастроф могут представлять серьезные трудности после сильных дождей или наводнений, когда пути доступа заблокированы обломками, канализационными стоками и узкими щелями. Мы считаем, что, расширив рабочие параметры наших киборгов-насекомых, включив в них подводное передвижение, мы сможем повысить эффективность поисково-спасательных операций”, — объясняет руководитель исследования, профессор Хиротака Сато из Школы механической и аэрокосмической инженерии Сингапурского технологического института.
По словам профессора Синдзиро Умедзу из Школы творческих наук и инженерии Университета Васеда, разработанный костюм сочетает в себе мягкую водонепроницаемую оболочку с простым, но надежным химическим генератором кислорода. Благодаря этому тараканы сохраняют естественную подвижность и получают защиту от среды, к которой не приспособлены.



Подводный костюм состоит из баллона для генерации кислорода, гибкого корпуса и четырёх силиконовых трубок для подачи кислорода. Вместе они образуют компактную автономную систему, которая предотвращает попадание воды внутрь, одновременно снабжая таракана кислородом.

Nature Communications
Резервуар для генерации кислорода был напечатан на 3D-принтере с использованием полиметилметакрилатной смолы — прозрачного материала, похожего на пластик. Внутри резервуара исследователи разместили губку, покрытую диоксидом марганца, который действовал как катализатор.

Сначала исследователи подали в резервуар небольшое количество растворенной перекиси водорода. После этого отверстие закрыли ультрафиолетовым клеем, чтобы предотвратить утечку жидкости. Внутри резервуара диоксид марганца медленно расщеплял перекись водорода и выделял кислород, который поступал через гибкую оболочку и силиконовые трубки к дыхальцам таракана.


Исследователи отметили, что трубки крепятся к грудным дыхальцам таракана и могут быть безболезненно удалены, не нанося вреда насекомому. Исследователи опробовали свой костюм на мадагаскарском шипящем таракане.

Работа опирается на более чем 10 лет исследований насекомых-киборгов в NTU, где были созданы насекомые для применения на суше, в воздухе и под водой. Подобные насекомые принимали реальное участие в поисково-спасательных операциях, в частности, в операции “Львиное сердце” в Мьянме после мощного землетрясения магнитудой 7,7 28 марта.

Сейчас исследователи продолжают совершенствовать свой гидрокостюм, стремясь повысить его прочность и интегрировать более компактные датчики и навигационные приборы для использования в полевых условиях. Полученные данные указывают на возможное использование тараканов-киборгов для исследования затопленных труб, дренажных систем, туннелей и других труднодоступных объектов инфраструктуры. Исследователи также не исключают, что в будущем этот гидрокостюм можно будет адаптировать для других видов насекомых.