杭州8月14日電(林波 楊佳吟)從108米高的標誌塔頂掉落,摔在地上片刻後,它再次起身蹦躂……這款「打不死的小強」是西湖大學工學院機械工程講席教授姜漢卿實驗室研發的「昆蟲尺度的軟體機器人」。 「它個頭小小的,身長僅2釐米,體重僅2克,像極了那個生命力頑強、卻也令許多人皺眉的『打不死的小強』。」姜漢卿於近日受訪時表示,這款「昆蟲尺度的軟體機器人」能在複雜的野外環境自主爬行、跳躍、遊泳,未來可以應用於搜救、水體監測等場景。 近日,在戶外的「蠕動式爬行機器人」。 (西湖大學供圖) 為何研發這款機器人? 姜漢卿表示,這款「小強」機器人非常輕巧,可以在沒有搭建電場、磁場的環境中自主運動,還能走出實驗室到戶外環境自由探索。 這款昆蟲大小的機器人為什麼這麼「能打」? 姜漢卿解釋說,這款機器人的靈感來源於昆蟲。在自然界中,昆蟲等小型生物之所以能輕盈穿梭、矯健爬行,靠的正是肌肉的高效率收縮機制,它們小小的肌肉能爆發出驚人的力量。 受肌肉伸縮的啟發,姜漢卿從力學角度出發,利用彈性力和靜磁吸力的平衡來實現機器人類似肌肉收縮的運動,「我們設計了驅動系統,塞進『小強』的小身板裡。」 據介紹,驅動系統分為兩部分,下方是嵌入軟磁鐵的線圈,上方是硬磁鐵,矽膠外殼可以產生彈力。通電後,線圈產生的磁場可以進一步增強軟磁鐵和硬磁鐵之間的靜磁吸力,同時引入洛倫茲力,實現對吸力的動態調控。 這一「磁吸+彈性」的巧妙結合,讓「小強」可以在低電壓(<4V)下產生高達210N/kg的輸出力和60%的變形率,遠超傳統技術水平。 這正是最近姜漢卿實驗室提出的全新電磁彈性體驅動機制,這一機制有效突破了柔性與微型系統中傳統驅動方式的性能瓶頸,在高輸出力、大形變與低電壓驅動之間實現了有機統一,也讓「昆蟲尺度的軟體機器人」能夠在複雜戶外環境中實現完全自主運動。 此外,這款機器人的生命力也和其它昆蟲一樣強大——能耗低,只有56毫瓦,跟小LED燈差不多。 這款機器人,在未來社會生活中有何應用? 「它們可以幫助人們做人類甚至許多機器人做不到的關鍵事情。」姜漢卿解釋說,實驗室裡幾種不同的「小強」機器人,各有所長、各司其職。 譬如,蠕動式爬行機器人,從30米的高空甚至108米高空自由落體後,還能毫髮無損地繼續匍匐前進,極限抗衝擊的能力令它非常適合在廢墟、瓦礫、狹小縫隙中執行搜救任務。未來,在地震等重大自然災害發生後,它可以被無人機從空中投放,快速滲透進入廢墟深處,尋找被困人員位置並發出信號,成為生命搜救的「先鋒兵」。 而自驅動遊泳機器人,能在自然水體中自主遊動超過一小時,未來,可以派小巧靈活的它檢測水下環境或監測汙染。(完)
近日,記者隨「治水興水看新疆」採訪團走進博爾塔拉蒙古自治州、伊犁哈薩克自治州、阿克蘇地區,探訪水資源保護與利用的生動實踐。從水產養殖到生態旅遊,從特色農業到重大水利工程,一條主線貫穿其中——以水為脈,推動產業興旺,助力地區發展。 在這片廣袤的土地上,水是自然的饋贈,是發展的源泉。治水與興水的腳步相輔相成,依水而興的產業日益多元,生態之美與產業之富相得益彰,推動新疆在綠色發展道路上不斷前行。 稻香蝦肥繪就豐景 新疆察布查爾錫伯自治縣坎鄉庫勒特克其村的特色水產養殖基地內,一片片養殖池塘星羅棋布,幾位村民站在漂於水面的泡沫板上,正在收網撈蝦。另一側池塘,無人機在低空「呼嘯而過」,機身下方飼料被均勻播撒,在波光粼粼的水面上蕩開漣漪。 庫勒特克其村目前共有36個特色水產養殖池塘,養殖面積360畝,螃蟹、南美白對蝦、羅氏沼蝦、小龍蝦、淡水澳龍等水產品均在此養殖。「今年這裡投放了南美白對蝦苗1000萬尾,羅氏沼蝦苗200萬尾,螃蟹苗20噸左右。」伊犁悅然生態農業有限公司負責人管小平介紹,「南美白對蝦已經上市了,畝產差不多400公斤,預計今年年收入能超過300萬元。」 村民葉爾波力·扎克爾早上剛將240多斤的南美白對蝦送到伊寧縣售賣,他切實感受到了蝦蟹養殖給生活帶來的改變。「我們以前見都沒見過這些蝦和蟹,要麼就只是種地,要麼出去打工,現在學了養殖技術,在家門口就業了,收入也不錯。」葉爾波力·扎克爾笑道。 庫勒特克其村駐村工作隊第一書記阿依努爾·艾麥提江見證了村裡因水產養殖而發生的變化。「我們村目前有19位村民在養殖基地務工,村委會和駐村工作隊也積極為村民牽線搭橋,組織專業培訓,幫助他們學習養殖技術、提升自身本領。」她介紹,現在農戶既能獲得土地流轉收入,又能在養殖基地務工,真正把水資源優勢轉化成了可持續的產業收入。 如果說庫勒特克其村在田裡養蝦蟹讓村民們端上「產業碗」吃上「技術飯」,那麼,納達齊牛錄鄉則用同樣被伊犁河水滋潤的稻田繪出了另一番畫卷。 在察布查爾錫伯自治縣納達齊牛錄鄉「稻光謠」稻田畫景區的觀景棧道上俯瞰,黑、紫、紅、白等彩稻組成了一幅巨大的畫作——擬人化的蝦和蟹在稻浪之間攜手共舞,下方有「天山腳下 稻聲愛你」的字樣,線條流暢、色彩鮮明、栩栩如生。 「我們2015年開始做稻田畫,彩稻是從廣東、東北等地引進的品種,由專業團隊設計圖案,再由農戶精細栽種。」「稻光謠」稻田畫景區負責人高楓說,為保證不同顏色的彩稻健康生長,稻田畫所用的水稻需要被精準灌溉。 稻田畫讓一塊普通的農田成了熱門景區。盛夏時節,遊客慕名而來,觀景臺上人頭攢動,農田裡遊人穿梭拍照。高楓介紹:「去年景區接待遊客超過10萬人次,還帶動周邊餐飲、民宿、土特產銷售等多環節增收。」 水是蝦蟹的生命線,也是稻田畫的色彩源。良好的水利條件讓這些產業敢於創新、持續壯大,伊犁河的水流描繪出一幅幅「以水興業」的發展圖景。 清波碧岸迎四方客 盛夏時節,賽裡木湖風光正好。湖水清澈如鏡,湛藍的天幕倒映其中,偶有雲影掠過,宛若潑墨畫卷。遊客們或是在湖邊拍照打卡,或是席地而坐,沉醉於這片美麗而靜謐的天地。 「我們是第一次來賽裡木湖,被驚豔到了,湖水真的是像寶石一樣的顏色!」來自西安的遊客王卉感嘆道。她和家人沿湖遊覽,時而駐足拍照,時而掬水嬉戲。 近年來,隨著生態環境持續向好,素有「高山明珠」之稱的賽裡木湖已成為新疆最受歡迎的旅遊目的地之一。然而,這一切來之不易。賽裡木湖地處北天山山脈西段,海拔2073米,是新疆海拔最高、面積最大的高山冷水湖,因地處封閉湖盆,自我修復能力弱,曾長期受水土流失、生態退化之困。 2013年起,當地啟動「拋石固岸」工程,累計完成生態護岸35公裡,一塊塊花崗巖石築起生態防線。「潮汐作用對湖岸衝刷非常嚴重,『拋石固岸』工程緩解了湖水侵蝕帶來的岸線破壞。」賽裡木湖風景名勝區管委會工程師阿布都瓦力·阿布力孜介紹。 目前,湖區已累計投入生態保護資金7.23億元,實施45項環境整治工程,生態治理逐步系統化、常態化。監測顯示,近10年來,賽裡木湖年均淨入湖水量0.16億立方米,水量穩中有升;水質從過去的Ⅲ類標準提升至Ⅱ類標準。「現在部分水域透明度能夠達到16米,水中的石頭和小動物都能看得清清楚楚。」阿布都瓦力·阿布力孜說:「我們在不斷推進水質動態監測和高標準治理,希望有朝一日,賽裡木湖水質能達到Ⅰ類標準。」 生態環境的改善也帶來了生物多樣性的回歸,如今的賽裡木湖有浮遊植物65種、浮遊動物19種、底棲動物7種。湖中魚兒遊弋,湖面水鳥翔集,人與自然和諧共生成的畫面組成一道動人的風景線。隨著生態旅遊升溫,像賽裡木湖這樣的「綠水青山」正在轉化為帶動就業、促產增收的「金山銀山」。 大壩巍立蓄水興疆 巍巍天山腳下,庫瑪拉克河奔流不息。在阿克蘇地區溫宿縣與烏什縣交界處,一座「巨龍」——大石峽水利樞紐橫臥河谷。作為國務院172項重大水利項目之一和水利部首批PPP試點工程,該樞紐工程的意義不只在於「治水」,它還將為南疆產業發展提供重要支持。 「工程最大壩高247米,創造了混凝土面板砂礫石壩的世界最高紀錄,並且大壩提前8個月完成了封頂,9月底就會下閘蓄水,比預計提前了1個月。」中國能建葛洲壩集團大石峽項目公司副總工程師王峰斌介紹。 大石峽水利樞紐工程總庫容達11.7億立方米,2026年全面完工後,將向塔裡木河生態輸水34.2億立方米,不僅能有效緩解灌區農田春秋灌缺水問題,減輕洪澇災害,還能改善流域生態環境。 大石峽水利樞紐猶如一座穩固的「水塔」,將為農業提供可靠灌溉水源的同時,也為區域清潔能源供應注入新動力。中國能建葛洲壩集團大石峽項目公司總工程師張存榮告訴記者:「項目電站裝機容量75萬千瓦,預計年發電量18.93億千瓦時,能夠提供有力的電力保障。」在張存榮看來,該工程的建設能讓水的綜合效益最大化,形成生態效益、經濟效益與社會效益的共贏格局。 該工程地處地震多發區,冬季氣溫能降至零下十幾攝氏度,特殊的地理和氣候條件,使這項工程的建設難度可想而知。談及工程建設過程中的難點,中國能建葛洲壩集團大石峽項目公司機電物資部副部長廖曉華說:「這裡晝夜溫差大,給混凝土養護和澆築帶來較大挑戰,我們持續開展技術攻關,採用創新工藝,確保大壩的安全與耐久性。」 從藍圖到現實,從治水到興業,從「蓄住水」到「用活水」,大石峽水利樞紐工程正加速兌現著它的承諾。待到工程全面竣工,奔騰的庫瑪拉克河將被科學調度,涓涓碧水將潤澤這片土地,讓「以水興業」的願景在天山南麓落地生花。
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