聲名顯赫的“橫行將軍”

董淑亮，中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)會(huì)員、江蘇省首席科技傳播專(zhuān)家、江蘇省十大科技傳播人物。出版《童話里的科學(xué)》《神奇的動(dòng)物》《發(fā)明改變世界》《長(zhǎng)翅膀的“偵察兵”》《四季科學(xué)童話》等科普專(zhuān)著100部，曾獲冰心兒童圖書(shū)獎(jiǎng)、共青團(tuán)中央“五個(gè)一”工程獎(jiǎng)、江蘇省優(yōu)秀科普作品獎(jiǎng)等。

螃蟹是一種甲殼動(dòng)物，不僅全身披著厚厚的盔甲，而且還有一對(duì)堅(jiān)硬的大鉗子，一副耀武揚(yáng)威的架勢(shì)，所以被人們稱(chēng)為“橫行將軍”。螃蟹在我國(guó)分布廣泛，從遼寧到福建一帶的沿海，只要是通海的江河、湖塘和水田，都能找到它們的蹤跡，像江蘇的陽(yáng)澄湖、河北的白洋淀、山東的微山湖等都是著名的螃蟹產(chǎn)區(qū)。從某種程度上講，螃蟹作為美食提高了這些地域的知名度和美譽(yù)度。那么，螃蟹作為水生動(dòng)物中的“橫行將軍”，給人類(lèi)發(fā)明創(chuàng)造帶來(lái)了什么樣的啟示呢？

螃蟹與地基固定的啟發(fā)

如果從仿生學(xué)的角度來(lái)欣賞螃蟹的話，它那8條腿及盔甲結(jié)構(gòu)對(duì)工程中的地基固定啟發(fā)最大。2009年，在建的上海東海大橋風(fēng)電場(chǎng)，由34臺(tái)巨大的白色風(fēng)車(chē)組成，東西間距500米的密度，形成一片14平方千米的海上風(fēng)電示范區(qū)，裝機(jī)容量達(dá)100兆瓦，通過(guò)海底電纜傳回電力，可為10萬(wàn)戶(hù)家庭提供全部用電，年減排二氧化碳相當(dāng)于停駛5萬(wàn)輛汽車(chē)。可是，怎樣讓總高度超過(guò)30層樓的風(fēng)機(jī)在海里穩(wěn)穩(wěn)地扎根呢？怎樣精確地控制這400噸重的龐然大物完成吊裝呢？中國(guó)技術(shù)專(zhuān)家采用的就是“螃蟹式”方案：

首先，在海底斜著打入8根80多米長(zhǎng)、直徑1.7米的鋼管，圍成一個(gè)圈；接著，在8條“長(zhǎng)腿”上澆筑一個(gè)直徑14米的混凝土承臺(tái)，相當(dāng)于“螃蟹殼”。過(guò)一段時(shí)間后，等“螃蟹”已在海里站穩(wěn)，再把風(fēng)機(jī)整體起吊并穩(wěn)穩(wěn)地站到“蟹殼”上，這才完成安裝任務(wù)。此外，由于有一條航道穿越東海風(fēng)電場(chǎng)，工程專(zhuān)家們還為“螃蟹”設(shè)計(jì)了一套抗千噸級(jí)船舶撞擊的防護(hù)裝置。這套海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施方案當(dāng)時(shí)屬于“世界首創(chuàng)”，正是模仿螃蟹身體結(jié)構(gòu)的一大“杰作”。

螃蟹與機(jī)器蟹的啟發(fā)

海洋是一個(gè)聚寶盆，可是怎樣探索海洋里的這些寶物呢？人們希望發(fā)明出一種可以在水下獨(dú)立工作的自動(dòng)機(jī)器，讓它成為人類(lèi)向海洋索要寶貝的得力助手?？墒?，大海深處有著巨大的壓力，而且海底坎坷不平，什么樣的機(jī)器能夠從容地在這樣的環(huán)境里工作不誤呢？仿生學(xué)家想到了螃蟹，并模仿它制造出了一種機(jī)器蟹。

螃蟹以其獨(dú)特的橫向行走方式而標(biāo)新立異于動(dòng)物界。在爬行時(shí)，它常常以一邊的足尖抓住地面，另一側(cè)的步足伸直，推動(dòng)著身體前進(jìn)，絕不會(huì)中途摔倒。遇到障礙是可以轉(zhuǎn)向的，但并不像其他動(dòng)物一樣能立即轉(zhuǎn)開(kāi)，而是不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)很小的角度，做類(lèi)似弧線的運(yùn)動(dòng)。對(duì)此，專(zhuān)家們采用一個(gè)由電機(jī)帶動(dòng)的拉桿結(jié)構(gòu)，在著地的“蟹”腿做橫向爬動(dòng)的同時(shí)，拉動(dòng)“蟹”腿做縱向運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)身體在縱向緩慢挪動(dòng)。蟹的兩個(gè)前螯能夠一張一合來(lái)夾起食物，專(zhuān)家們就通過(guò)一個(gè)電機(jī)拉動(dòng)仿生機(jī)器蟹的兩個(gè)前螯以實(shí)現(xiàn)其收攏與張開(kāi)，可以自由地采集巖石樣本和海中生物，還能拿著一些工具在水下進(jìn)行電焊、鉆眼等。這種機(jī)器蟹能在水下行走和作業(yè)，人可以在水面上進(jìn)行遙控指揮。機(jī)器蟹身上還裝配著聲學(xué)水下探測(cè)儀和電視攝像儀等。通過(guò)電纜，機(jī)器蟹能把水下的情況清楚地顯示在海面船只的熒光屏上，讓工作人員對(duì)海底情況一目了然，并有序地指揮機(jī)器蟹在水下作業(yè)。