Vấn đề là, robot bay cần đủ nhẹ để có thể bay lên nhưng đủ mạnh để chở theo các camera và thiết bị do thám khác. Vấn đề nan giải khác là robot bay cần có nguồn năng lượng đủ cung cấp để thực hiện những chuyến bay kéo dài. Một loại robot như thế từng được tạo ra gọi là "DelFly Micro" có chiều dài chưa đến 10cm từ đầu cánh này đến đầu cánh kia nhưng nó chỉ hoạt động được 3 phút ở trên không.
Dự án DelFly của Đại học Công nghệ Delft ban đầu tạo ra mẫu DelFly có kích thước 50cm, rồi đến DelFly II với kích thước thu ngắn lại còn 28cm và cuối cùng là mẫu DelFly Micro dài 10cm. Tuy nhiên, DelFly Micro có điểm yếu là bay không ổn định trong những điều kiện thực tế (thời tiết, hướng gió…).
Amit Lal - Giám đốc chương trình của DARPA - cho rằng côn trùng trong thiên nhiên chính là những cỗ máy bay siêu nhỏ cực kỳ hoàn thiện cần được nghiên cứu. Những con côn trùng-máy trang bị hệ thống cảm biến hóa học có thể được sử dụng để dò tìm phát hiện dấu vết của chất nổ trong những tòa nhà hay hang động ở vùng hẻo lánh, và người ta có thể hình dung những nhiệm vụ khả thi khác cho loại "thiết bị nửa máy nửa cơ thể sống" độc đáo này.
Ví dụ, côn trùng máy được trang bị camera ghi hình có thể tiết lộ thông tin về một tòa nhà đang có người trong đó hay không hoặc những người bên trong tòa nhà là dân thường hay chiến binh vũ trang; trong khi đó thiết bị ghi âm sẽ cho biết về nội dung của những cuộc trò chuyện nhạy cảm.
Ý tưởng của DARPA cuối cùng đã thu hút sự quan tâm đặc biệt của Michel Maharbiz - kỹ sư điện tử Đại học California ở Berkeley. Maharbiz - nhà khoa học ưu tú nhất có nhiều kinh nghiệm về loài ruồi và bướm - nhanh chóng đáp lại lời kêu gọi của DARPA, song anh tin rằng bọ cánh cứng là ứng viên tốt hơn cho thế hệ mới côn trùng-máy.
So với ruồi hay bướm, bọ cánh cứng là con vật cứng cáp hơn do có lớp vỏ cứng bao bọc thân mình đủ sức chở trên mình một lượng đáng kể những thiết bị do thám tinh xảo. Tuy nhiên, hiện thời các nhà khoa học chưa biết nhiều về chuỗi các phản ứng hóa sinh thần kinh đặc biệt và sự tuần hoàn não liên quan đến quá trình bay của bọ cánh cứng. Điều đó có nghĩa là thách thức đầu tiên phải vượt qua là làm sáng tỏ về mặt sinh học của côn trùng.
Maharbiz và nhóm sinh viên của anh bắt đầu nghiên cứu vài loài bọ cánh cứng khác nhau và cuối cùng họ chú trọng vào loài Mecynorrhina torquata, hay bọ ăn côn trùng. Con bọ trông đáng sợ này dài hơn 5cm với cơ hàm rất khỏe và con đực có sừng ở trán giống như sừng tê giác.
Đầu tiên con bọ được đưa vào tủ lạnh để gây tê do thân nhiệt bị giảm mạnh. Sau đó, họ lấy con bọ khỏi tủ lạnh rồi chọc một cây kim qua bộ xương ngoài của nó, tạo ra các lỗ nhỏ trực tiếp lên não và dưới các thùy thị giác. Cuối cùng họ luồn một sợi dây thép mảnh vào mỗi lỗ. Tiếp theo, họ còn tạo ra số lỗ khác trên các cơ chân (có chức năng điều chỉnh sức đẩy của cánh) nằm ở mỗi bên cơ thể con bọ.
Các nhà khoa học còn luồn sợi dây thép vào cơ chân bên phải và bên trái của con bọ. Những sợi dây thép này dùng để cột chặt cái "balô" đã được đính lên lưng con bọ bằng sáp ong. "Ba lô" này bao gồm toàn bộ các thiết bị mà Maharbiz cần để truyền các tín hiệu không dây đến não con vật - bao gồm một hộp nhận tín hiệu thu nhỏ, một bảng mạch điện được chế tạo đặc biệt và một nguồn năng lượng.
Côn trùng-máy được điều khiển thông qua một phần mềm đặc biệt gọi là "Bọ cánh cứng chỉ huy". Một sinh viên phát tín hiệu và hai cánh bọ bắt đầu đập và bay lên, nó bay đủ hướng trong căn phòng giống như là di chuyển trong một mê cung vô hình. Thành công bước đầu của Maharbiz gây sự chú ý và kinh ngạc cho nhiều người sau khi nó được công bố. Maharbiz hy vọng những con côn trùng máy của anh sẽ được sử dụng ở hải ngoại trong những chiến dịch quân sự thông thường chứ không dùng để do thám công dân Mỹ.
Maharbiz cho biết con bọ máy của anh cũng có được những ứng dụng dân sự. Ví dụ, một đám robot bọ cánh cứng có thể hữu ích trong giải cứu những nạn nhân trong thảm họa động đất. Khi đó, những con bọ máy trang bị bộ cảm biến nhiệt độ được điều khiển bay len lỏi vào các đống đổ nát và được chương trình hóa để gửi tín hiệu về cho các đội cứu hộ nếu chúng dò thấy một vật thể gì đó có nhiệt độ giống như thân nhiệt con người giúp phát hiện chính xác nơi người bị nạn đang bị chôn vùi.
Hiện nay, nhóm của Maharbiz đang cố gắng nghiên cứu tạo ra con ruồi máy được kiểm soát từ xa, song anh nhận định công trình này rất khó khăn bởi vì con ruồi quá nhỏ.
Trước đây, nhóm nghiên cứu của kỹ sư điện tử Hirotaka Sato, Đại học California ở Berkeley đã cấy thành công những điện cực vào não bọ cánh cứng cho phép kiểm soát chuyển động bay của côn trùng. Hệ thống gài trên lưng con bọ là thiết bị kích thích thần kinh, thiết bị kích thích cơ, một bộ vi kiểm soát để truyền và nhận tín hiệu và một nguồn năng lượng.
DARPA tài trợ cho nghiên cứu của Hirotaka Sato như là một phần trong nỗ lực lớn hơn gọi là Chương trình HI-MEMS. Nhóm của Hirotaka Sato cũng tạo ra được những con bọ-máy được điều khiển không dây thông qua laptop. Đại học California sử dụng 3 loại bọ cánh cứng được bắt từ Cameroon trong các thí nghiệm và con nhỏ nhất dài 2cm còn con lớn nhất dài 20cm.
Theo giáo sư Noel Sharkey - chuyên gia quốc tế về trí thông minh nhân tạo và robot học - Đại học Sheffield - trong quá khứ đã có nhiều nỗ lực nghiên cứu kiểm soát các loài côn trùng khác nhau như là gián nhưng con bọ-máy của Hirotaka Sato lần đầu tiên được bay với sự kiểm soát từ xa.
Nhóm nhà khoa học Đại học California cũng quan tâm nghiên cứu chuồn chuồn, ruồi và bướm do khả năng bay được cho là vô song của chúng. Tham vọng của DARPA là tạo ra côn trùng máy có khả năng bay xa 100m đến mục tiêu.
Hiện nay, SmartBird (Chim thông minh) là dự án được Festo, công ty hàng đầu thế giới về công nghệ tự động hóa, phát triển từ năm 2011. Lấy cảm hứng từ loài mòng biển trắng, SmartBird là robot trang bị đôi cánh có khớp xoay chuyển động giống như chim thật.
Với SmartBird, các nhà nghiên cứu ở Festo mong muốn giải mã hành vi bay của chim để phát triển cỗ máy có khả năng cất cánh, bay và hạ cánh chỉ nhờ vào sức mạnh vỗ đập của đôi cánh. Với các chuyển động bay tự nhiên, SmartBird có thể thích hợp cho những sử dụng chiến thuật trong tương lai
