(问题)随着城市更新进入更深阶段,地下管网老化、渗漏和结构缺陷等问题日益突出;给排水、通信、电力等管线往往分布狭窄、潮湿、遮挡严重的空间,人工排查风险大、效率低;轮式、履带式或蛇形机器人虽已投入使用,但在极窄缝隙、复杂障碍和不规则管段中仍常遇到机动性不足、能耗偏高、部署成本较高等限制。如何以更低成本、更高覆盖率实现对“城市地下网络”的常态化巡检,成为多地市政运维面临的共同难题。 (原因)针对此需求,新加坡南洋理工大学一支团队提出借助昆虫的天然运动能力弥补传统机器人短板:蟑螂在演化过程中形成了贴地穿行、钻入缝隙和快速转向的能力,适合在狭小空间执行探索任务。团队在活体蟑螂背部加装轻量化电子模块,通过微弱电信号引导其转向与行进,构建可远程操控的“赛博蟑螂”巡检单元。项目负责人、该校机械与航空航天工程学院教授佐藤裕隆长期从事赛博昆虫研究,曾在甲虫远程操控飞行等方向取得进展,为技术拓展到更多场景提供了基础。 (影响)从应用角度看,这类仿生方案为“人难到、机难进”的地下空间提供了新的数据获取方式。在巡检任务中,赛博蟑螂可进入老旧管道与地下设施,实时回传影像与环境信息,辅助识别管壁破损、渗漏点和结构异常,提高隐患发现的及时性与精度。团队透露,最新版控制系统的电压需求较以往降低约四分之一,有助于延长续航并提升连续作业能力。此前,团队曾在缅甸7.7级地震灾害场景进行验证,部署携带红外摄像头的赛博蟑螂进入废墟搜寻,虽未发现幸存者,但在复杂真实环境中验证了系统可行性与耐受性,也为转向日常运维积累了实验依据。 (对策)为推动从实验室走向工程化落地,团队重点推进两项改进:一是提升装配与投放效率。通过引入自动化组装工艺,将控制模块固定到蟑螂背部的时间从过去约一小时缩短至一分多钟,为大范围、多点位同步巡检创造条件。二是调整载荷形态以适配管网任务。面向管道巡检的新原型不再采用救援场景常见的紧凑背负方式,而改为由蟑螂拖曳微型载具平台;平台集成照明、摄像头、更大容量电池及小型车轮,以提升管道内行进稳定性与信息采集质量。团队计划在新加坡部分交通与市政设施中开展试运行,探索与现有维护流程的衔接。 (前景)业内人士认为,仿生巡检的价值在于补齐“最后几米”的感知能力,但要实现规模化应用仍需多方配合:其一,深入完善传感器配置与数据链路,提升在低光、潮湿、强电磁干扰环境下的回传与定位可靠性,并与管网数字化台账、三维建模等系统对接,形成闭环运维;其二,建立适用于仿生巡检的作业规范与安全标准,明确投放、回收、消杀与应急处置流程,降低对公共卫生与环境的潜在影响;其三,强化技术边界与合规治理。针对“昆虫—电子”技术可能被用于侦察等用途的全球趋势,团队强调研究严格定位于民用公共服务,并在任务完成后对实验蟑螂进行妥善安置,体现对动物福利的关注。未来,随着法规完善、工程标准逐步建立以及城市精细化治理需求上升,仿生巡检有望与传统机器人互补,在老旧管网普查、重点风险点复核与灾后快速评估各上拓展更多应用场景。
从灾害救援到城市运维,仿生技术的跨场景应用正在带来新的选择。南洋理工大学的研究既回应了现实需求,也将伦理与责任纳入技术路径。在科技伦理愈发受到重视的背景下——这种兼顾效率与规范的探索——或可为对应的研究与应用提供参考。