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美國“機器昆蟲”軍團來了,一大波神物,快來圍觀!

未來的無人機和軍用機器人都將逐漸“昆蟲化”, 模仿周邊環境, 讓敵人很難發現。 而美國就正在打造這樣的“機器昆蟲”軍團。


納米仿生機器人是趨勢

研究人員表示, 昆蟲的機械學特性可以被“逆向工程”, 用於設計微型軍用機器人, 執行戰場偵察任務, 搜索壓在碎石下面的傷者。 生物專家稱, 經過長時間的進化, 昆蟲和其他飛行動物已經進化出完美的身體特徵, 擁有令人吃驚的飛行能力,

這些特徵為科學家提供了靈感。

長久以來, 美國國防高級研究計畫局一直在研究納米-仿生微型飛行器。 2008年, 這個美國軍方研究部門舉行了一場討論會, 討論仿生機器人武器。 目前, 美國研究人員已經研製出仿生無人機, 擁有昆蟲的眼睛, 蝙蝠的耳朵, 鳥的翅膀, 甚至於蜜蜂般的毛髮, 用於探測生化武器和核武器。

美國並不是唯一一個研製微型無人偵察機的國家, 其他國家也在進行這種研究, 例如法國和荷蘭。 法國已經研製出撲翼仿生微型無人機。 2011年, 荷蘭研製出一款名為“鸚鵡AR”的無人機。 現在, 這款無人機以飛行視頻遊戲的形式在美國銷售。

英國牛津大學動物學家鮑姆菲雷對昆蟲進行了研究, 進一步瞭解昆蟲翅膀是如何在過去3.5億年的時間裡不斷進化的。 他在2011年表示:“大自然早已解決了如何設計微型飛行器的問題。 我們的研究從大自然身上獲得了巨大靈感, 所得出的發現能夠讓研製具有較高空氣動力學特性的新型微型偵察機成為一種可能。

除了體積與昆蟲相當外, 這種機器人的飛行也與昆蟲類似, 同時能夠與周圍環境融為一體。 ”

昆蟲擁有令人吃驚的飛行能力, 能夠準確著陸, 而後快速起飛。 在將來的某一天, 機器昆蟲將用事實證明, 它們能夠讓軍方在戰爭中獲得至關重要的戰術優勢,

同時也可用於在災難發生後拯救生命。 毫無疑問, 軍方希望研製出一系列微型機器人, 可以飛進洞穴和設有障礙的房間, 傳回有關裡面的人和武器的即時影像。

螳螂蝦助人類研製“超級裝甲”

美國哈佛大學、新加坡南洋理工大學等研究機構, 近日在著名學術刊物《科學》上發表了對螳螂蝦的研究成果, 他們發現後者前肢的材料強度、抗疲勞性能都是一流的,很有潛力在軍工領域大展身手。

螳螂蝦的顯著特徵是在頭胸部長有一對鐮刀狀的前肢,平素喜歡混跡於岸邊的裂縫及洞穴中。儘管分佈廣泛,它驚人的“戰鬥力”卻很少為外界所知。經過長期觀察,研究人員發現,螳螂蝦在水下捕食時,“螳螂拳”的出擊速度達每秒數百米,堪比5.56毫米步槍子彈的出膛速度。產生的暫態衝擊力能達到5公斤,相當於其體重的數千倍,甚至能敲裂飼養它們的玻璃缸。如果不小心被螳螂蝦鉗住,人的外層皮膚很容易被撕裂並產生鑽心的痛感,正因為如此,澳大利亞漁民才送給這些小東西一個嚇人的綽號——“拇指劈裂機”。至於螳螂蝦的獵物如小魚、蚯蚓等,遭到這樣突如其來的重擊,瞬間就會淪為前者的盤中餐。

可想而知,要產生如此大的衝擊力,螳螂蝦前肢的強度必須非常高。研究人員用電子顯微鏡仔細觀察了甲殼的納米結構,發現材料的排列方式非常獨特。簡單來說,螳螂蝦的足部結構相當複雜,主要可以分成3個層次:第一層位於足的表面,含有高濃度礦物質,和人類的骨骼成份及其相似;第二層是由高密度甲殼素螺旋排列而成,可以發揮減緩震動和吸收能量的作用;最後再由甲殼素纖維壓縮、填充在內部,能在高速撞擊下有效確保自己不受傷害。測量結果顯示,這種結構輕盈、堅固而不失韌性,綜合材料性能甚至超過很多以強度著稱的人工陶瓷。無怪乎研究人員稱它為“材料工程師的聖杯”。

如今,合成材料已在軍工領域獲得普遍應用,但它們存在通病:抗疲勞性能不好,在經年累月的荷載衝擊作用下,很容易在局部產生永久性損傷,積累到一定程度就會出現裂紋,導致整塊材料報廢。螳螂蝦的前肢是自然進化的結果,對疲勞破壞的抗性遠高於人造材料。這個優勢,同樣使它有潛力被用於製造裝甲以及發動機傳動裝置等,特別是那些經常在槍林彈雨下穿行、又不想被笨重的防彈衣拖累的前線軍人,模仿螳螂蝦的“仿生護甲”或許將是對他們最好的饋贈。

他們發現後者前肢的材料強度、抗疲勞性能都是一流的,很有潛力在軍工領域大展身手。

螳螂蝦的顯著特徵是在頭胸部長有一對鐮刀狀的前肢,平素喜歡混跡於岸邊的裂縫及洞穴中。儘管分佈廣泛,它驚人的“戰鬥力”卻很少為外界所知。經過長期觀察,研究人員發現,螳螂蝦在水下捕食時,“螳螂拳”的出擊速度達每秒數百米,堪比5.56毫米步槍子彈的出膛速度。產生的暫態衝擊力能達到5公斤,相當於其體重的數千倍,甚至能敲裂飼養它們的玻璃缸。如果不小心被螳螂蝦鉗住,人的外層皮膚很容易被撕裂並產生鑽心的痛感,正因為如此,澳大利亞漁民才送給這些小東西一個嚇人的綽號——“拇指劈裂機”。至於螳螂蝦的獵物如小魚、蚯蚓等,遭到這樣突如其來的重擊,瞬間就會淪為前者的盤中餐。

可想而知,要產生如此大的衝擊力,螳螂蝦前肢的強度必須非常高。研究人員用電子顯微鏡仔細觀察了甲殼的納米結構,發現材料的排列方式非常獨特。簡單來說,螳螂蝦的足部結構相當複雜,主要可以分成3個層次:第一層位於足的表面,含有高濃度礦物質,和人類的骨骼成份及其相似;第二層是由高密度甲殼素螺旋排列而成,可以發揮減緩震動和吸收能量的作用;最後再由甲殼素纖維壓縮、填充在內部,能在高速撞擊下有效確保自己不受傷害。測量結果顯示,這種結構輕盈、堅固而不失韌性,綜合材料性能甚至超過很多以強度著稱的人工陶瓷。無怪乎研究人員稱它為“材料工程師的聖杯”。

如今,合成材料已在軍工領域獲得普遍應用,但它們存在通病:抗疲勞性能不好,在經年累月的荷載衝擊作用下,很容易在局部產生永久性損傷,積累到一定程度就會出現裂紋,導致整塊材料報廢。螳螂蝦的前肢是自然進化的結果,對疲勞破壞的抗性遠高於人造材料。這個優勢,同樣使它有潛力被用於製造裝甲以及發動機傳動裝置等,特別是那些經常在槍林彈雨下穿行、又不想被笨重的防彈衣拖累的前線軍人,模仿螳螂蝦的“仿生護甲”或許將是對他們最好的饋贈。

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