Wie Cyborg-Käfer Menschen unter Schutt aufspüren können

Kommt es zu Erdbeben oder brechen Minen zusammen, werden oft Menschen unter den Trümmern verschüttet. Ist man schnell genug, besteht für Menschen aber immer noch die Chance, geborgen zu werden. 

In Zukunft könnten Cyborg-Käfer dabei helfen, den Wettlauf gegen die Zeit zu gewinnen. Entwickelt wurden sie von Forschern der University of Queensland, der University of New South Wales und der Nanyang Technological University in Singapur. Die Studie dazu wurde in der Zeitschrift Advanced Science veröffentlicht. 

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ZoBorgs für Katastropheneinsätze 

Die lebenden Käfer namens “ZoBorgs” sind mit einem kleinen Rucksack ausgestattet und können Wände, Hindernisse und schräge Oberflächen erklimmen, sowie in jene Ecken gelangen, die Roboter nicht erreichen. In dem Rucksack befindet sich ein Mikrochip, der elektrische Signale über Elektroden an die Antennen oder Vorderflügel des Käfers weiterleitet. 

Über die Antennen kann man den Käfer drehen, abbremsen oder rückwärts laufen lassen. Über die Vorderflügel wird der Käfer beschleunigt oder zur Seite bewegt. Gesteuert werden die Cyborg-Käfer mithilfe eines Videospiel-Controllers. 

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Große Schwarzkäfer im Einsatz 

Bei den Käfern handelt es sich um den großen Schwarzkäfer (Zophobas morio), der auch “Superwurm” genannt wird. Sie haben eine Körperlänge von bis zu 32 Millimetern und eine Höhe von rund 8 Millimetern. Die Cyborg-Version wurde aber von der natürlichen Bewegungsweise der Käfer inspiriert. 

Die “ZoBorgs” konnten in der Studie Hindernisse, die ihrer Körpergröße entsprechen, mit einer Erfolgsquote von 92 Prozent überwinden. Vertikale Flächen erklimmen sie mit einer Erfolgsquote von 71,2 Prozent, was bisher bei vergleichbaren Entwicklungen nicht erreicht wurde. 

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Käfer mit außerordentlichen Fähigkeiten

Durch die Verwendung von echten Käfern brauche es laut den Studienautoren keine künstlichen Sensoren. Denn die Käfer sind über Millionen Jahre durch evolutionäre Anpassungen ausgestattet.

Beispielsweise verfügen die Käfer über natürliche Sensoren in ihren Beinen und Mechanorezeptoren in ihren Exoskeletten, um Oberflächen oder Vibrationen wahrzunehmen. Darüber hinaus haben sie flexible, haftende Fußsohlen, Greifklauen und wendige Körperstrukturen. 

Anwendung bei Erdbeben in Myanmar 

Käfer wurden in der Vergangenheit bereits bei Bergungsmissionen eingesetzt. Am 28. März kam es in Myanmar zu einem schweren Erdbeben der Stärke 7,7. Um die verschütteten Personen zu retten, wurden 10 Cyborg-Kakerlaken eingesetzt, wie SCMP berichtet. Dabei handelte es sich um Madagaskar-Schaben, die mit kleinen Rucksäcken, Infrarotkameras und Wärmesensoren ausgestattet wurden. 

Die Käfer sind 6 cm lang und können in kleine Ecken vordringen. Mithilfe von Elektroden können Signale an ihre Muskeln und Nerven gesendet werden. So kann ihre Bewegung gesteuert werden. Die Informationen werden mit Machine-Learning-Algorithmen kombiniert, um nach Lebenszeichen zu suchen und diese an die Verantwortlichen weiterzuleiten. 

Bei dem Erdbeben in Myanmar fanden die Käfer zwar keine Überlebenden, dafür konnten sie zur Kartierung beitragen. Es war das erste Mal, dass Cyborg-Käfer bei einem Erdbeben eingesetzt wurden. Erforscht werden sie aber schon seit 2006.

Zukunftsperspektiven 

In Zukunft könnte die Kletterfähigkeit der Käfer verbessert werden. Außerdem könnten sich künftige Forschungsarbeiten auf die Autonomie der Käfer konzentrieren. Dafür soll eine Trägheitsmesseinheit eingebaut werden, die Echtzeitdaten wie Beschleunigung bereitstellt. 

In Kombination mit einer kleinen Kamera kann die Kontrolle der Käfer weiter verbessert werden. Auch Personen können damit identifiziert werden. Laut den Forschern wurde auf ethische Aspekte bei den Experimenten mit den Käfern geachtet. Beispielsweise schliefen sie auf Weizenstreu und fraßen frische Apfelstücke. Nachdem die Experimente abgeschlossen wurden, wurden die Käfer für den Rest ihrer dreimonatigen Lebenszeit betreut.