具体案例
人体仿生机械造福很多人
个案一 美国大二学生装上机械腿
今年4月,海外媒体消息,科学家已发明一种可以通过神经和肌肉控制的机器义肢。美国西北大学20岁的大二学生海利因骨癌失去自己的小腿,她现在正在芝加哥康复研究所仿生医学中心,参加美国军方进行的临床试验,尝试装上这种义肢。
试验中,医生利用肌电图描记法,来记录海利肌肉产生的电极信号,结合模式识别计算机软件,最终来控制新生代的机器仿生义肢。海利从今年1月起就开始训练自己的肌肉指挥电脑,她用连接在大腿9块不同肌肉上的电极作为天线,通过神经与肌肉发送电极信号。令人惊讶的是,整个过程海利并不需要接受手术,就能轻松控制这只机械腿。
个案二 英国15岁少女装上机械手指
《每日邮报》报道,上个月英国一名15岁少女克洛伊·福尔摩斯被装上一套“合成机械手指”,她可以通过手套中的传感器来操纵这些手指。
克洛伊在很小的时候意外感染水痘,又染上了败血症,医生为免感染更多器官,最终选择切除了她的手指。康复后,克洛伊的家人花费了3万8千英镑,为她装上了这只机械手。这支机械手比普通人的手指更细长,但十分灵活,从此克洛伊又可以参加运动,可以自己用手抓握起东西,可以自己刷牙……她的生活的确发生了天翻地覆的变化。
个案三 14岁车迷装上仿生手
同样是《每日邮报》报道,天生缺少左手的14岁英国F1赛车迷马修,今年6月致信F1奔驰车队,希望对方能提供3.5万英镑为自己安装一个义肢。作为回报,马修将允许奔驰在他义肢上做广告,就像F1赛车上的广告一样。奔驰车队称对这封“聪明和感人信件”所打动,最终为马修捐助1万英镑,定制了世界上最先进的仿生手。
这只仿生手是由“触摸仿生公司”制造的i-LIMB脉搏系列仿生手,可负重约89公斤,是通过接收残肢发出的肌肉信息来运作的。詹姆斯从此可以画画写字,系鞋带甚至打球。马修装好义肢后高兴地说:“它看上去也非常酷,外壳是透明的,你可以看到里面的机械运作过程。”
仿生技术创意无限
和所有先进科技相比,大自然处理问题的方式永远都有值得模仿的神奇地方。15世纪时达芬奇就曾解剖鸟类,试图以此为蓝本设计出一种“飞行机器”,到今天,从机器人到多种生物医学界的突破性进展,仿生学早已充分渗透到我们的生活中,新的仿生技术仍在不断呈现,创意无限。
●放射虫工程
德国卡塞尔大学进行的一项“放射虫”工程,正是模仿哺乳动物骨骼结构的稳定性,利用牢固的六角形晶胞完成了一种网状装置的建筑搭建,这种建筑甚至还颇有3D视觉效果。
●鱿鱼机器人
日本大阪大学的船舶与海洋工程部设计出一种“鱿鱼机器人”,在机器人两边安上胶质面板,它就能在水里飞快而行,并进行一些类似海底搜矿等危险水下任务。
●珊瑚礁村庄
建筑学家文森特·嘉宝莉曾提出过模仿类似蜻蜓和睡莲等动植物进行设计的理念,最近她又设计出一座“珊瑚礁村庄”。这种模块化的住房设想,其构造单元一层叠着一层,完全是根据珊瑚礁的构成设计而成。
●持久锋利的刀具
海胆身上这些棘刺似乎永远不会磨损。美国威斯康星大学的科学家们在研究中发现,海胆的棘刺被一种叫“方解石集体”的有机材料层层包围,所以怎么磨也不会钝。科学家称,可以根据海胆的这些特点制造出持久锋利的工具。
●风力涡轮机
美国加州理工学院的动力学专家约翰·戴比瑞通过观察游动的鱼群,最终萌生一种“风力涡轮机”的设计创意。他将类似的物理原理应用到垂直式风力涡轮机的设计中去,其发电量甚至可高达以前的十倍。
●可弯曲混凝土
人类身体受伤后,体内的血液循环系统会迅速反应,慢慢修复创口。美国密歇根大学的科学家们因此得到灵感 ,设计出能自我修复划痕的混凝土。
他们采用特殊的微纤维加固水泥所制造出的混凝土,即便弯折也只会出现头发丝粗细的细微裂缝。更妙的是,一旦出现裂口,其丰富的纤维便会从周遭空气中吸收水汽,从而使“创口”变得柔软,并逐渐“愈合”。水泥中的钙离子还会从空气中吸收水汽和二氧化碳,生成碳酸钙,自我加固———这个过程则是模仿贝壳的生成。经过这样一系列自发地修复和再加固,弯折后的混凝土结构仍能牢固如初。 (责任编辑:鑫报)