Horrorscenario met kakkerlakken kan straks levens redden

Een kakkerlak die tussen ingestorte muren door kruipt, klinkt niet direct als welkome hulp. Australische onderzoekers kwamen echter op het idee om levende kakkerlakken uit te rusten met elektronica waarmee de dieren op afstand bestuurbaar zijn en zelfs een injectie kunnen toedienen. Zo zouden ze slachtoffers kunnen bereiken op plekken waar menselijke hulpverleners en conventionele robots niet kunnen komen.

Onderzoekers van de University of Queensland en University of New South Wales noemen hun creatie een Paraborg. Het uitgangspunt is dat een insect een aantal van de moeilijkste problemen binnen de mobiele robotica van nature al heeft opgelost. Kakkerlakken kunnen over onregelmatige oppervlakken lopen, obstakels passeren en zich door nauwe openingen bewegen zonder dat daarvoor complexe mechanische poten, actuatoren en regelsystemen hoeven te worden ontwikkeld.

Sturen via elektroden

De onderzoekers gebruiken de Australische reuzenkakkerlak. Met een gewicht van ongeveer 40 gram is dit een bijzonder grote kakkerlakkensoort, waardoor het dier relatief veel apparatuur kan dragen. Elektroden worden verbonden met de antennes en de zogeheten cerci, kleine aanhangsels aan het achterlijf. Door deze elektrisch te stimuleren kan de bewegingsrichting van het dier worden beïnvloed. Met een draadloze controller kunnen de onderzoekers de kakkerlak naar links of rechts sturen en hem laten versnellen of stoppen. De daadwerkelijke voortbeweging wordt nog altijd door het insect zelf verzorgd.

Daar zit tegelijkertijd een belangrijk verschil met een normale robot. De elektronica geeft een prikkel, maar bepaalt niet iedere beweging van de poten. Het levende dier blijft deels zelfstandig reageren op zijn omgeving. Dat bespaart complexe robottechniek, maar maakt de besturing ook minder voorspelbaar.

Camera of injectienaald

De Paraborg kan verschillende soorten apparatuur meenemen. Eén versie draagt een draadloze camera waarmee hulpverleners naar slachtoffers kunnen zoeken. Een andere versie beschikt over een op afstand bediende injector. Die injector gebruikt een veer om een met medicatie gevulde injectiespuit tegen een doelwit te plaatsen. Vervolgens veroorzaakt een chemische reactie in het systeem een kleine hoeveelheid koolstofdioxide. De opgebouwde gasdruk drukt de zuiger van de spuit naar binnen, waardoor de vloeistof wordt geïnjecteerd.

De onderzoekers kozen ervoor camera en injector niet op één insect te combineren. Het extra gewicht, volume en energieverbruik zouden de bewegingsvrijheid beperken. In plaats daarvan denken ze aan zwermen waarin verschillende kakkerlakken gespecialiseerde taken uitvoeren: sommige zoeken slachtoffers, andere brengen medische hulpmiddelen naar de gevonden locatie.

Praktijk nog ver weg

Tijdens experimenten moesten de dieren een parcours van 2,5 meter afleggen, drie controlepunten passeren en vervolgens een siliconen doel van 8 bij 10 centimeter injecteren. Alle 25 kakkerlakken bereikten het einde van het parcours. De volledige combinatie van navigeren en succesvol injecteren lukte in 72 procent van de pogingen. Bij afzonderlijke injectietests vanaf maximaal 15 centimeter afstand liep het succespercentage op tot ongeveer 95 procent.

Van toepassing bij echte rampen is voorlopig nog geen sprake. In ingestorte gebouwen vormen stof, bewegend puin en slechte draadloze verbindingen extra problemen. Ook moet het systeem kunnen omgaan met slachtoffers die bewegen. Een volgende technische stap is daarom om meer autonomie te krijgen. Wanneer tientallen cyborginsecten tegelijkertijd een ingestort gebouw doorzoeken, wordt individuele besturing door mensen al snel onpraktisch. De dieren zouden daarom steeds zelfstandiger moeten kunnen navigeren, terwijl sensoren controleren waar ze zich bevinden en of ze nog reageren zoals bedoeld.