Investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU), en Singapur, crearon una cucaracha cyborg equipada con un traje de inmersión impreso en 3D que le permite desplazarse y respirar bajo el agua por hasta tres horas. Según el estudio publicado en Nature Communications, este sistema busca la operación de estos insectos controlados de forma remota para tareas como búsqueda y rescate e inspección de infraestructuras en zonas inundadas.
El equipo, dirigido por Hirotaka Sato, diseñó un dispositivo que combina una cubierta flexible e impermeable, un generador químico de oxígeno y tubos que llevan ese oxígeno directamente a los espiráculos del insecto. De esta forma, la cucaracha puede mantener la respiración mientras está sumergida y seguir desplazándose tanto en tierra como bajo el agua.
Una cucaracha para tareas de inspección
El traje creado incorpora un pequeño generador de oxígeno basado en la reacción entre peróxido de hidrógeno y dióxido de manganeso, que produce oxígeno de forma gradual sin necesidad de componentes electrónicos adicionales. Ese gas se almacena dentro de la cubierta y se conduce mediante cuatro tubos hasta los espiráculos torácicos, mientras el diseño impermeable evita la entrada de agua al sistema respiratorio.
Los investigadores usaron cucarachas silbadoras de Madagascar como ‘plataforma biológica’. Estos insectos ya se ocupan en proyectos de robótica híbrida porque su propia musculatura proporciona el movimiento, lo que reduce el consumo energético respecto de un robot completamente mecánico y permite controlar su dirección mediante estimulación eléctrica.
Las primeras pruebas obligaron a modificar el diseño. El generador de oxígeno instalado sobre el dorso aumentaba la resistencia al agua y desestabilizaba al insecto durante el desplazamiento. El equipo trasladó ese módulo hacia la parte posterior del abdomen y lo integró dentro de la cubierta flexible, una configuración que permitió un desplazamiento estable bajo el agua sin vuelcos.
Estas pruebas mostraron que la cucaracha equipada con el traje permaneció activa y respondió a los estímulos de control durante entre dos y tres horas bajo el agua. En comparación, los insectos sin el sistema de respiración dejaron de responder y se asfixiaron en pocos minutos durante los ensayos.
Pruebas bajo el agua y posibles usos
Los ensayos también evaluaron el rendimiento del sistema durante el movimiento. En tierra, la velocidad media de avance alcanzó 87,5 milímetros por segundo. Bajo el agua descendió a 78,4 milímetros por segundo, una diferencia cercana al 10 %, mientras que la reducción fue mayor durante los giros debido a la resistencia hidrodinámica.
El traje soportó inmersiones de hasta 50 centímetros de profundidad sin presentar filtraciones y mantuvo su integridad tras pruebas de flexión, impacto y caídas. Además, los investigadores verificaron que el generador químico no registró fugas ni aumentos apreciables de temperatura durante su funcionamiento.
Otra demostración consistió en un túnel experimental con un tramo lleno de dióxido de carbono y otro completamente inundado. Las cucarachas equipadas con el traje atravesaron ambas zonas de forma continua, mientras que los insectos sin el sistema quedaron inmovilizados tras la exposición al CO₂ o dejaron de moverse poco después de entrar al agua.
El estudio también evaluó una configuración con el controlador y la batería implantados dentro del cuerpo del insecto para eliminar componentes externos que pudieran atascarse. Con esa modificación, las cucarachas lograron atravesar grietas submarinas de apenas dos centímetros de altura.
Según los autores, el concepto podría adaptarse en el futuro a otros insectos terrestres con un sistema respiratorio similar, como langostas y escarabajos, aunque cada especie requeriría ajustes específicos en el diseño del traje y del sistema de suministro de oxígeno.
