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)
何以中國,且看天津。8月9日,「何以中國 和合共生」網絡主題宣傳活動將在天津舉辦。天下津渡,海納百川。渤海之濱,九河下梢,天津這座河海交匯的城市正以開放姿態迎接世界目光。水陸共生之城。海陸變遷形成的天然要塞,退海之地留下的聚落空間。作為海退之地和黃河改道之所,天津濱海平原大小河流密集縱橫,瀉湖窪澱星羅棋布,催生了天津先民「依水而居、以水為業」的生存智慧。近海地區廣有魚鹽之利,遠離濱海的河流兩岸則適合航運商貿。從四道貝殼堤到天津八景,從獨樂寺的飛簷雕花到「萬國建築博覽會」,鋪展的是這座城市的傳承與進步。從三岔河口到大沽口,從紫竹林碼頭到天津港,從河運、海運到河海聯運,不斷書寫出這座城市人與舟共濟的傳奇。人水和諧之城。河風海韻交匯的天津,因水而興,因水而榮。「七十二沽」、坑、塘、窪、澱,還有那條穿城而過的海河,萬千水道,終匯入海。在元明清時期,經過大規模的水系改造以後,天津形成了一脈入海的海河水系,由此成為華北平原地區的水脈中樞。治水治本,近些年天津下了狠功夫,嚴守生態紅線,切斷一切汙染源,全面開展退漁還溼、退耕還溼,溼地面積不斷擴大,溼地植被得到大規模恢復,天津探索出人與水和諧共生之道。夏夜的海河兩岸燈光璀璨,光影交織的絢麗景觀吸引眾多遊客觀賞。如今蜿蜒流淌的海河已經成為天津城市新的象徵與名片,古文化街歷史文化街區等獨特文化景觀帶,成為天津市民身份認同與精神歸屬的文化符號與城市地標。河海共樞之城。海河的波濤與渤海的浪潮共同孕育了天津獨特的河海文化。憑藉得天獨厚的地理位置,近代的天津,已崛起為中國北方最大的工商業和港口貿易城市,可謂「商舶浮海兮杳杳,魚舟聚沽兮鱗鱗」。在改革逐浪潮的時代背景下,天津吹響「向海圖強」的號角,在國家海洋強國戰略與京津冀協同發展政策的雙重驅動下,從「黃金水道」變身為連接全球多地貿易的「經濟走廊」。如今的天津,既是京津冀協同發展的「海上門戶」,也是「一帶一路」陸海聯動的支點。從「依河而生」到「向海圖強」,天津始終以破界姿態拓展全球視野,彰顯出河海文化開放創新的活力與魅力。以河為韻、以海為魂,天津演繹著水與城的浪漫交響。感受河海津韻,會讓更多人了解天津、認識天津、愛上天津。(向秋)
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