一场大地震后，你在废墟深处醒来，因为严重受伤急需一针救命药，可救援人员远在几米厚的钢筋瓦砾之外。这时，一群身背 " 医药包 " 的蟑螂窸窸窣窣爬到你的面前，一只蟑螂身上飞出一支注射器，把药注入了你的体内。

这个看似离谱的情景，是科学家刚刚验证的新成果。这种会 " 打针 " 的医护型半机械蟑螂，由澳大利亚昆士兰大学的生物机器人研究人员与新南威尔士大学的生物医学工程师合作开发，这项研究成果在 2026 年 8 月 5 日发表在《先进科学》（Advanced Science） 杂志上。

A, B - 医护型半机械蟑螂找到受困者；C - 背摄像头的蟑螂进行定位，背药物的蟑螂就位后，人类远程开启自动注射装置，将药物注射入至受困者体内 ｜ 参考文献 [ 1 ]

人类怎么控制蟑螂？

电左侧触角就往右走

研究中使用的是犀牛蟑螂（Macropanesthia rhinoceros），也被称作巨型挖洞蟑螂，原产于澳大利亚。

犀牛蟑螂寿命长达 10 年，体长约 84～87 毫米、体宽约 37～45 毫米、体高约 18～24 毫米、体重约 34～40 克，是世界上最重、最大的蟑螂之一。体型敦实的同时，它们天生无翅、性情温顺，不会飞也跑不快，恰好能稳稳背负厘米级设备。

研究人员为这些蟑螂提供了舒适的生存环境。它们生活在温度 20 ° C、湿度约 86% 的栖息地中；食物营养丰富，每周两次干燥树胶叶，搭配每周一次苹果来维持水分平衡。栖息地每周清洁两次，以防止真菌或细菌的滋生｜br-choku

为了控制蟑螂的行动，研究者在每只蟑螂身上配备了一块用于电刺激的微型电路板、与之相连的电极，以及一块锂聚合物电池。

控制方法延续了先前医护类半机械昆虫的思路：在蟑螂的两个触角上植入电极（采用特氟龙涂层裸银线，插入深度 4～6 毫米，直径 127 微米，刺激功率为 0.4 微瓦）。电刺激左侧触角，植入电极的蟑螂就会向右转弯，反之亦然，同时刺激双触角，蟑螂便无法动弹。刺激的频率和振幅越高，转向响应就越强。对尾须进行电刺激，则能让半机械蟑螂跑得更快。

研究人员控制下的半机械蟑螂行进轨迹。绿色标识为刺激左侧触角，红色为刺激右侧触角，蓝色为刺激尾须，黑色为自由行走（动图为 3 倍速） ｜ 参考文献 [ 1 ]

实际控制中，当半机械蟑螂沿着预期方向前进时，研究者允许其自由行走。偏离方向时，刺激单侧触角以纠偏；停下不动时，同时刺激两侧尾须催促；到达目标位置之后，则同时刺激双侧触角让它稳住别动。

A - 半机械蟑螂身上配备了自动注射模块、电刺激装置和锂聚合物电池；B - 研究者可远程执行转向、加速动作，并配备了 "U 型转弯计数器 " 以在单侧触角响应下降的情况下保持可控性；C - 同时刺激双侧触角稳定蟑螂，以便准确注射 ｜ 参考文献 [ 1 ]

一只蟑螂背摄像头、另一只背注射器

在注射任务中，这项研究采用了远程操控团队协作的方式，完成任务至少需要两只半机械蟑螂。

其中一只为 " 注射员 "，除了以上电刺激装置，还配备自动注射装置，并集成机械传感器以监控注射器启动和注射过程。为保证蟑螂负载后行动动力不减弱，本研究专门设计了一种紧凑轻便的自动注射装置，搭载后仅使蟑螂总高度增加 15 毫米、重量增加 17 克（蟑螂可负重 50 克自由行动）。

另一只为 " 观察员 "，配备无线 Wi-Fi 摄像头，向主控计算机提供实时图像，用于协助救援人员搜寻受困者、操控 " 注射员 " 位置、启动注射器和监测药物输送过程。

为什么不让同一只半机械蟑螂完成所有任务呢？因为背负两种硬件会增加能耗、缩短可远程操作时间，并且增加重量和体积，影响蟑螂在复杂地形中的移动效率。

弹簧发射注射器，二氧化碳推动注射

进行注射的时候，在 " 观察员 " 传回图像的引导下，研究者控制 " 注射员 " 移动到合适的位置，然后通过蓝牙遥控器开启注射过程：

注射器进入发射管，管中的弹簧先压缩后释放，将注射器弹出。当注射器完全弹出发射管后，其后部的鱼线被拉回，并混合隔离腔室中的柠檬酸与碳酸氢钾粉末，两者发生反应生成二氧化碳。二氧化碳气体推动注射器上的橡胶塞，将药物注入目标。

在 80x100 毫米硅胶靶标测试中，距离在 150 毫米以内时，击中靶标并注射成功的概率可达 95%。当目标为猪皮时，注射成功率 90%，针头刺入深度约 5.5 毫米，没有发现药物被隔离腔室中的化学反应污染。少数失败的注射，部分是因为半机械蟑螂在注射过程中意外转向，导致注射器偏离目标，另一部分因推力过大导致注射器从目标表面反弹而注射失败。

自动注射装置 ｜ 参考文献 [ 1 ]

注射装置成功击中猪皮（动图为 0.2 倍速） ｜ 参考文献 [ 1 ]

这项研究，第一次全面验证了医护型半机械昆虫在紧急情况下提供医疗援助的能力，并设计了紧凑、高效的远程操控自动注射系统。

不过，研究仍然存在一些关键限制。首先，实验条件受控，无法模拟灾后现场的砾石、松散沙子、不平整地面、坍塌瓦砾、狭窄通道和难以预料的障碍物。其次，在混凝土和土壤等阻抗下，蓝牙信号可能出现强烈衰减，影响通信和远程操作。最后，目前注射器仅能储存 0.5 毫升液体，不能满足治疗给药剂量。

未来，除了解决以上问题，还可考虑将注射弹簧调整为低刚度弹簧进行近距离注射，或者利用微针贴片递送药物，将注射操作改为更简单稳定的放置并按压，以提高注射成功率。

半机械蟑螂按指定路线行进并完成注射（动图已加速） ｜ 参考文献 [ 1 ]

半机械昆虫

已经出现在真实救援世界

研究人员之所以进行这个方向的探索，是因为全球每年发生数十起大地震，而大范围建筑物倒塌形成的危险环境，严重阻碍搜救行动，往往导致被困人员的生存率降低。

在创伤、败血症或严重过敏反应等紧急情况下，能否迅速注射治疗药物决定着受困者的生死。这需要灵活机动的药物运输系统穿过狭窄危险的空间，搜索到受困者并进行救援。如果受困者处于昏迷状态，还需要系统具备自动给药功能。

目前的机器人及无人机，无法应对如此狭窄的环境和复杂的任务，续航能力也有限。于是，活体昆虫混合移动机器人，成为克服这些局限的替代方案。这些半机械昆虫有坚固的生物外骨骼，还有天然的感知能力和自适应行为，显著降低了制造成本和能源需求。

事实上，这一思路并非凭空产生。早在 20 世纪 90 年代，研究者就已发现，通过电刺激蟑螂触角可引导其沿直线稳定行走，实现了对活体昆虫运动的初步人工控制。此后二十多年里，半机械昆虫的概念和技术逐渐成熟，研究人员利用多种昆虫（蟑螂、蝗虫、飞蛾、甲虫等），探索它们在救援场景中的潜在应用。例如利用摄像头进行人体探测、通过协同半机械昆虫群进行大范围搜索、利用声音定位导航至被困者。然而，功能仍主要局限于 " 搜索 " 而非 " 救援 "。

比如有研究者给蝗虫装上微型电子背包，再通过蓝牙远程发送指令。背包里的电极会刺激蝗虫的触角和尾须，诱导它转向或跳跃。这种半机械蝗虫能在复杂地形里越过障碍、绕过窄缝，朝着目标方向前进。背包上的微型摄像头和麦克风还能采集沿途的图像和声音，把实时情况传回来。

半机械蝗虫背负微型电子背包与摄像头，通过蓝牙与 PC 控制终端通信，研究人员远程发送电刺激指令，操控其转向跳跃；蝗虫在移动中实时采集图像、声音信息并回传｜参考资料 [ 3 ]

与此同时，半机械昆虫的控制手段也日益丰富，已从简单的电刺激，逐步发展为无线遥控、自主导航，乃至集成机载人工智能等更高级的模式。例如在 2023 年发表的一项研究中，研究团队开发了一种基于惯性测量单元（IMU）的导航算法。该算法能够启发式地预测昆虫的实时位置，并引导其主动避开周围障碍物。这种自主导航能力的引入，能提升半机械昆虫在真实救援场景中的任务执行效能。

自主导航能力的引入，能提升机械昆虫在真实救援场景中的任务执行效能｜参考资料 [ 4 ]

半机械昆虫在真实灾害场景中的首次实战部署，发生于 2025 年。当年 3 月，缅甸发生 7.7 级地震，在后续的救援行动中，一支由 10 只半机械蟑螂组成的特殊队伍加入了搜救任务。

这批半机械蟑螂由新加坡内政科技局（HTX）、南洋理工大学与 Klass 工程公司联合研发，所采用的生物载体是马达加斯加发声蟑螂（Gromphadorhina portentosa）。研究人员为每只蟑螂配备了微型背负式集成系统，内置红外摄像头与传感器，专门在狭窄缝隙中捕捉人体热信号，而这些地方是人类和搜救犬难以触及的区域。

参与此次任务的是马达加斯加发声蟑螂｜HTX

如今在搜索的基础上，半机械昆虫已经拥有看、找、送药的一条龙能力，这些背着芯片的小生命，已经走在挽救生命的路上。

参考文献

[ 1 ] Le HN, Phan PT, Fitzgerald L, McAree PR, Do TN, Vo-Doan TT. Paraborg: Paramedic Cyborg Insects for In Situ Emergency Drug-Delivery. Adv Sci ( Weinh ) . 2026 Aug 5:e76973.

[ 2 ] https://www.nbcnews.com/mach/innovation/how-cyborg-insects-could-save-lives-stop-our-enemies-n730016

[ 3 ] https://dl.acm.org/doi/10.1145/3655497.3655527

[ 4 ] https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aisy.202200319

[ 5 ] https://www.scmp.com/week-asia/health-environment/article/3305721/myanmar-earthquake-singapore-deploys-cyborg-cockroaches-rescue-efforts

作者：代天医、黎小球

编辑：Odette

封面图来源：The University of Queensland+ 豆包 AI

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