这只“背包机器甲虫”，未来救你于废墟之间？

【导语】想象一下，在灾难过后，废墟之中，一只身背微型电子背包的黑色甲虫，正悄然钻进人类机械难以触及的角落。这不是科幻场景，而是2025年由澳大利亚昆士兰大学、新南威尔士大学与新加坡南洋理工大学联合研发的真实技术——“赛博甲虫”（ZoBorg）。这种结合了人类智慧与自然力量的微型生命机器人，凭借其惊人的灵活性和适应能力，正有望成为未来灾后搜救的得力助手。本文将带您深入了解这一革命性的生物-人工协同策略，以及ZoBorg如何在复杂地形中展现其独特优势。

想象一下这样的场景，一场突如其来的地震过后，楼体垮塌、通信中断，传统搜救设备难以进入瓦砾缝隙，时间在滴答流逝。而就在这片碎石与灰尘之间，一只约3厘米长、身背微型电子背包的黑色甲虫，悄然钻进了一个人类机械所无法企及的角落。它不是普通昆虫，而是一种被赋予远程导航能力的“赛博甲虫”（ZoBorg），一种人类与自然协作而成的微型生命机器人。

甲虫机器人灾后搜救示意图（图片来源：作者使用AI生成）

这听起来像是科幻小说的桥段，但实际上，这是2025年澳大利亚昆士兰大学、澳大利亚新南威尔士大学与新加坡南洋理工(gōng)大学联合开发的一项真实研究成果。通过精准的神经电刺激，这些甲虫可以被遥控前(qián)进(jìn)、转(zhuǎn)向(xiàng)，甚(shén)至(zhì)垂(chuí)直(zhí)攀(pān)爬(pá)墙(qiáng)壁(bì)。科(kē)学(xué)家(jiā)们(men)希(xī)望(wàng)，有(yǒu)朝(cháo)一(yī)日(rì)它(tā)们(men)能(néng)在(zài)灾(zāi)难(nán)现(xiàn)场(chǎng)充(chōng)当(dāng)“先(xiān)遣(qiǎn)兵(bīng)”，进(jìn)入瓦砾缝隙中寻找生命迹象，为救援争取宝贵时间。

为什么我们选择操控一只甲虫，而不是造一台机器人？

在面对废墟、瓦砾、高低不平的灾后环境时，我们自然会联想到“搜救机器人”这个概念。但现实中的机器人，尤其是在昆虫大小这个尺度上，面临着众多工程学难题，它们需要自带肌肉系统的执行器，也需要类似神经系统的传感器与控制电(diàn)路，以(yǐ)及(jí)强(qiáng)大(dà)的(de)能源与结构设计来支持灵活运动。做得越小，这些挑战就越难克服。

而一只真实的昆虫，已经天然具备了这一切。ZoBorg计划选择的是一种名为Zophobas morio 的黑腹果甲虫(chóng)（俗(sú)称(chēng)“超(chāo)级(jí)虫(chóng)”）——这种昆虫(chóng)的(de)成(chéng)虫(chóng)体(tǐ)长(zhǎng)约(yuē) 3 厘(lí)米(mǐ)，高(gāo)度约 8 毫米，小巧、灵活，而且天生就擅长攀爬。这些甲虫拥有进化数亿年的生物机体，包括带有微小吸附垫与利爪的足部结构、能感知墙面纹理与方向变化的触角，以及无需电池即可运作的高效肌肉动力系统。

ZoBorg机器人甲虫（图片来源：参考文献[1]）

研究人员并不是要替代这些复杂精妙的结构，而是以最小干预的方式，为其加装控制装置。他们设计了一种微型背包，内含红外接收器与微处理芯片，并向甲虫的鞘翅或触角植入电极，通过电刺激诱导特定运动指令。例如，刺激左侧鞘翅，甲虫就会向右侧横向移动；同时刺激双翅，则会加速前行；而通过刺激触角，还能诱导后退或转向等行为。

换句话说，ZoBorg 并不是一台从零搭建的机器人，而是一个 “活体机器虫平台”，人类只需“接管方向盘”，而驾驶的，是一位天然就熟练穿越复杂地形的老司机。

控制Zoborg跨越5毫米台阶（图片来源：参考文献[1]）

与传统机器人相比，这种“借助昆虫”的方式具有诸多优势：

极低能耗，昆虫自己就能运动，不需电机驱动；

高适应性：能爬墙、越障、钻缝隙；

结构成熟：无需设计传感器、控制器和执行机构；

成本低廉：一只甲虫远比一台微型机器人来得经济。

赛博甲虫能力到底有多强

比起跨过一个小障碍，“从地面转身垂直爬墙”，对于任何一个机器人而言都是一道难关。这不仅涉及重力挑战、身体姿态调整，还要求足够的附着力和复杂的感知判断。而ZoBorg的最大突破，正是在这方面展现出惊人的能力。

研究团队设计了一种 “按需登墙”方案，让甲虫在接触到垂直墙面时，可以在指令引导下主动攀爬。整个过程分为三个阶段：

首先当ZoBorg靠近墙体时，电刺激让其加速并以特定角度接触墙面。甲虫的触角和脚部感应器会判断前方的“障碍”是否可以攀爬。如果未能立即攀爬，系统会继续刺激其远离墙的一侧翅鞘，使其身体横向转动，与墙面平行。接下来，通过反复电刺激诱导其横向运动，促使其从地面“侧身”切换到垂直墙面，完成完整转场。

控制Zoborg爬墙实验（图片来源：参(cān)考(kǎo)文献(xiàn)[1]）

这(zhè)样(yàng)的(de)机制，模拟了自然中昆虫寻找路径的行为，它们本能地倾向于向“阻力更小”的方向移动，而垂直墙面，在某些角度下反而成为这(zhè)种(zhǒng)路径。

实(shí)验(yàn)结(jié)果令人瞩目，在5毫米和8毫米的障碍高度下，ZoBorg跨越成功率超过92%，耗时通常不到1秒。而在垂直登墙实验中，ZoBorg的总体成功率为71.2%，其中68%是沿墙行进后“转角登墙”，32%是在墙面中部直接完成攀爬。即使是实验后5天再重复，ZoBorg的登墙表现依然维持在76%以上，显示出良好的稳定性与生物适应性。

Zoborg 被控制着在复杂地形上穿越（图片来源：参考文献[1]）

更值得一提的是，ZoBorg背负了一个重达自身近一倍的小型电子背包，依然能够完成墙面攀爬，并在室外粗糙石墙表面实现自由移动，这一点，许多微型机器人至今都难以企及。

总结

或许你不会想到，未来某个灾难现场，首先钻进废墟缝隙中寻找生命迹象的，不是一台机器人，而是一只甲虫ZoBorg 的出现，不只是一次技术突破，更是人与自然联手作战的真实写照。它不靠钢铁驱动，却能凭借进化出的感知能力、灵巧肢体，加上微电子刺激，在复杂地形中灵活穿梭、垂直爬墙。

这种“生物-人工”协同策略，不仅仅提升了爬墙能力，更启发了科学家们对下一代仿生机器人设计的全新想象。

参考文献：

[1] Fitzgerald, Lachlan, et al. "Zoborg: On‐Demand Climbing Control for Cyborg Beetles." Advanced Science (2025): e02095.

作者丨Denovo科普团队（杨超 博士、中国科普作家协会会员、广东省青年科技创新研究会会员）

审核丨殷海生 中国科学院分子植物科学卓越创新中心，上海昆虫博物馆馆长/研究员级高级工程师