68秒造一只“活体机械蟑螂”！哈工大校友建立全球首个昆虫-计算机混合机器人自动生产线

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

在科幻电影中，我们常看到昆虫被改造成活体机器人的场景。如今，新加坡南洋理工大学的研究团队把科幻变成了现实——他们开发出全球首个昆虫-计算机混合机器人全自动生产线，只需 68 秒就能将一只普通蟑螂改造成可远程控制的“活体机械蟑螂”！

该研究以：Cyborg insect factory: automatic assembly for insect-computer hybrid robot via vision-guided robotic arm manipulation of custom bipolar electrodes 为题，于 2025 年 7 月 28 日发表在了 Nature 子刊Nature Communications上。

论文第一作者 Qifeng Lin，本科毕业于哈尔滨工业大学深圳校区，现为新加坡南洋理工学博士研究生。

为什么选择蟑螂？

该论文揭示了一个反常识的真相：在某些特殊任务中，活体昆虫比人造机器更具优势：

• 能耗极低：蟑螂自带生物能源系统，无需充电；

• 地形适应力强：蟑螂能轻松穿越碎石、瓦砾等复杂地形；

• 负载能力强：蟑螂可携带自身体重 2 倍的设备（约15g）。

革命性控制技术

传统方法需在蟑螂脆弱的触角（直径仅0.6mm）植入电极，成功率低且损伤大。而这项研究首次发现：蟑螂前胸与中胸间的弹性薄膜，竟是天然的“控制面板”。

研究团队设计出了 Y 形双极电极，通过 3D 打印 + 化学镀铜技术制作微型电极，使用 3V 电脉冲刺激特定部位，可在 0.4 秒内控制蟑螂的精准转向（最大转角82.6°）或急停（速度降低68.2%）。

半机械蟑螂制造工厂

该研究真正的突破在于开发了一个全自动装配系统：

1、视觉定位：深度相机识别蟑螂前胸位置（精度达亚毫米级）；

2、机械臂操作：机械臂抓取 2.3g 重的电子背包；

3、精准植入：电极刺入蟑螂 0.6mm 厚的弹性薄膜；

4、自动锁定：钩状结构固定在蟑螂后胸甲壳上。

人工装配这样一个半机械蟑螂需要 15 分钟时间，而这一全自动装配系统只需 68 秒，将效率提升了 13 倍，合格率达 86.7%。

半机械蟑螂虫群实战演示

在 2×2m² 的模拟灾后场景中，4 只半机械蟑螂展现出惊人协同能力，通过超宽带定位系统实时追踪，它们在 10 分 31 秒覆盖了 80.25% 的区域，相比之下，单个蟑螂最高覆盖率仅 45.75%。

未来应用展望

研究团队指出，这项技术未来有着多种应用潜力，包括：

• 灾害搜救：在废墟中寻找幸存者

• 危险环境探测：核辐射/化学污染区域

• 分布式传感网络：半机械昆虫集群监测；

这项研究标志着生物混合机器人正式迈入工业化生产时代。或许不久的将来，救灾现场穿梭的不仅有无人机，还有这些半机械蟑螂。研究团队表示，下一步将在这些半机械蟑螂中集成微型摄像头和传感器，让它们真正成为人类的耳目。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-025-60779-1