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  昆虫仿生机械 12级机械电子工程 陈永宾 自然界在亿万年的演化过程中孕育了各种各样的生物 , 每种生物都拥有神 奇的特性与功能,能够在复杂多变的环境中生存下来。我们的身边日夜都陪伴着 大量昆虫,它们形态不一,体型各异,但由于长相恐怖,我们几乎不会将它们 作为思考的对象。实际上,昆虫不仅在地球生态系统中占据重要位置,同时也 是人类的一个不可思议的灵感源泉。从太阳能电池板到垂直概念农场,再从电 子阅读器的显示屏到可持续建筑的集雾器,很多富有创造性的设计灵感均来自 于这些小生灵。 复眼相机 灵感来源:步甲 灵感来源:苍蝇 灵感来源:蜜蜂和苍蝇复眼结 灵感来源:昆虫膜质翅 灵感来源:跳蚤 灵感来源:蜘蛛 美国率先发展使用 构 美国哈佛大学设计 伊利诺伊大学的约翰 -罗杰斯 美国加州大学开发 英国原霍克飞机公司和布里斯 (John Rogers)和同事设计共同 美国宇航局喷气推进实验室 托尔航空发动机公司研制 研究发明 美国机器 蝇 二元化学 武器 昆虫仿生机械 机器飞虫 英国鹞式 飞机 机器蜘蛛 复眼相机 复眼相机 科学家受蜜蜂和苍蝇复眼结构的启 发,最新设计一种“复眼”数码相机。 这款相机半球状排列着180个显微透镜, 使其具有160度的视野,能够同时聚焦 物体的不同深度。人类眼睛和所有相机 都是使用单个透镜聚焦光线至一个光敏 组织或者材料物质上,这种排列能够制 造高分辨率图像,但是复眼却能提供与 众不同的优势,它可以产生全景视角, 呈现显著的深度感官。 它将潜在用于研制监控摄像机或者外科 手术内窥镜。 罗杰斯说:“这款复眼相机的分辨率相 当于火蚁或者树皮甲虫,这种专业的成 像系统可用于一些特殊行业以及科学研 究领域。” 2 美国机器蝇 美国机器蝇 美国加州大学伯克利分校的研究 小组用了4年的时间基于仿生学 原理制造出了世界上第一只能飞 翔的机器苍蝇,其身高不到30m m,翼展25mm,翼振频率150Hz, 重量只有100mg。 若在机器蝇身上安装许多 传感器和微型摄像机,可 广泛应用于环境监测,废 墟救援以及军事间谍等领 域。 3 机器飞虫 机器飞虫 图为美国哈佛大学微型机器 人实验室设计的一种能扑打翅膀 飞行的微型机器飞虫,其机翼张 开仅为3厘米。 机器飞虫的振动机翼是仿照 自然界昆虫翅膀的大小和振动频 率用特殊方法制成的,它能检测 分析多重压力,在翅膀以每秒超 过100次的速率振动时,还能观 察包围机翼的气流的变化。 4 机器蜘蛛 机器蜘蛛 上图为美国宇航局喷气推进实验室于2002年12月研制成功的机器蜘 蛛Spider-pot。 该机器蜘蛛上装有一对可以用来探测障碍的天线,且拥有异常灵活的 腿。它们能跨越障碍,攀登岩石,探访靠轮子滚动前进的机器人无法抵达 的区域。机器蜘蛛一类微型仿生机器人非常适合勘探彗星、小行星等小型 天体。在国际空间站上它们可以充当维护员,及时发现空气泄漏等意外故 障。 5 英国鹞式飞机 英国鹞式飞机 英国原霍克飞机公司和布里斯托 尔航空发动机公司从跳蚤垂直起 跳的方式受到启发,成功研制了 一种几乎能垂直起落的的飞机--鹞式飞机。其主要使命是海上巡 逻、舰队防空、攻击海上目标、 侦查和反潜等。 6 二元化学武器 二元化学武器 在第二次世界大战时,美国 是杀伤其它国家人数最多的。 为什么同样是最先进的武器,美 国杀伤的人数最多呢?原来,美 国从甲虫身上得到启示,发明了 二元化武器。 气步甲炮虫自卫时,可喷 射出具有恶臭的高温液体“炮 弹”,以迷惑、刺激和惊吓敌人。 这种“炮弹”还有很大的毒性, 不小心碰上一丁点儿,也会致命 的。 未来的展望 随着社会的发展,人们对昆虫的各种生命活动掌 握得越来越多,越来越意识到昆虫对人类的重要 性,再加上信息技术特别是计算机新一代生物电 子技术在昆虫学上的应用,模拟昆虫的感应能力 而研制的检测物质种类和浓度的生物传感器,参 照昆虫神经结构开发的能够模仿大脑活动的计算 机等等一系列的生物技术工程,将会由科学家的 设想变为现实,并进入各个领域,昆虫将会为人 类做出更大的贡献 。 现实 探究 设想 13 谢谢

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