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)
鄂爾多斯8月4日電 題:內蒙古鄂爾多斯借黃河水滋養萬千景 作者 李愛平 李歡倪 在鄂爾多斯廣袤的土地上,悠悠黃河水奔湧而過,不僅孕育了燦爛的文明,更成為鄂爾多斯建設國家可持續發展議程創新示範區過程中,破解資源瓶頸與生態困境的「智慧密碼」,成就了借黃河水滋養萬千景的成功實踐。 近日,記者對當地多個旗縣進行了探訪。 在鄂爾多斯鄂託克旗棋盤井鎮「雙水源」工程現場,轟鳴的設備、跳動的數據交織,礦井疏幹水與黃河水正通過科技與智慧,上演著一場「變廢為寶」「借水生金」的水資源高效利用大戲。 負責人阿希達介紹,該工程以礦井疏幹水和黃河水為「雙水源」,配套建設礦井疏幹水深度處理系統和黃河水淨化處理系統。一方面,將礦井疏幹水「變廢為寶」,經過「調節—常規處理—超濾—反滲透」處理達到生活飲用水標準後併入生活飲用水管網,剩餘由煤礦企業退回的達標水統一有償調配,用於園林綠化、工業用水;另一方面,充分利用地表黃河水,經淨化處理,同樣進入生活飲用水管網,補充居民的生活用水。 黃河凌汛,曾是讓人談之色變的自然災害,但鄂爾多斯市杭錦旗通過引凌治沙工程,將凌汛期高水位的黃河水導入庫布其沙漠,實現了可持續發展。 記者從鄂爾多斯市可持續發展促進中心獲悉,這一創新舉措減輕了黃河防凌壓力,將水害轉化為水利。在黃河水的滋養下,蘆葦、紅柳等20多種植物遍布,黑鸛、東方白鸛等20多種水鳥繁衍棲息。 在鄂爾多斯市達拉特旗境內,有10條黃河一級支流,被稱為「十大孔兌」。「十大孔兌」是黃河流域水土流失最嚴重的區域之一,每年大量的泥沙隨著洪水湧入黃河,不僅加劇了黃河河道的淤積,也讓流域內生態環境日益惡化。 圖為鄂爾多斯市「十大孔兌」綜合治理效果圖。 李歡倪供圖 記者從達拉特旗政府獲悉,目前,鄂爾多斯市、達拉特旗兩級政府投入2.2億元,先期將西柳溝作為「十大孔兌」生態治理先行先試的示範孔兌,進行整體治理。同時,在黑賴溝實施「攔沙換水」試點工程,撬動4.2億元的社會資本投資治理,建成攔沙壩151座,實現了分洪、緩洪、用洪、補水和減沙的功效,在火房圪臺實施了引洪滯沙工程1處,這些攔沙壩如同堅固的衛士,將黃河泥沙蓄積在壩體一側,預計在25年的使用期內可減少入黃泥沙1.27億噸。 值得一提的是,鄂爾多斯市以此為基準,還成功置換了2800萬立方米的寶貴取水指標。2024年,鄂爾多斯市中心城區引黃供水工程正式通水,標誌著自1987年《黃河可供水量分配方案》實施以來,沿黃城市首次實現通過「攔沙工程」置換取水指標。置換來的水量除配置中心城區居民用水1600萬立方米外,還分配工業項目用水750萬立方米、棋盤井地區生活用水450萬立方米。 鄂爾多斯市可持續發展促進中心負責人杜曉彥表示,「攔沙換水」工程提高了黃河的防洪防凌能力,還實現了水資源的優化配置,讓「沙」與「水」在生態實踐中找到了新的平衡。 內蒙古經濟學家蓋志毅表示,從棋盤井鎮「雙水源」工程,到杭錦旗引凌治沙工程,再至「十大孔兌」攔沙換水工程,這一系列創新性水利工程,不僅為當地民眾帶來了實實在在的福祉,也為黃河流域生態保護和高質量發展提供了寶貴的「鄂爾多斯經驗」。(完)
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