螃蟹的两只柄眼,让它能眼观六路。
模仿螃蟹眼睛创造出的世界首个两栖人工视觉系统。
世界上最小“螃蟹”遥控步行机器人。
记者 于梅君
“秋风起,蟹脚痒”,又到了蟹肥菊黄时。其实,除了吃货眼中的美味,小小螃蟹身上,还藏着许多秘密:断足能再生、耳朵长脚上、一双柄眼拥有360度宽阔视野……如今,科学家巧妙利用螃蟹的特点,研制出多款螃蟹机器人。原来,螃蟹在科技界也能横着走!
螃蟹的柄眼 犹如“双筒望远镜”
螃蟹,在生物分类学上与虾、龙虾、寄居蟹是同类动物,全世界约有4700种,我国约有800种。
大闸蟹学名叫中华绒螯蟹,这是因为它的两只螯钳上长满细软的绒毛。仔细观察大闸蟹,你会发现,它的两只眼睛有时立起,有时放平,俨然一副折叠式“双筒望远镜”。原来,大闸蟹和其它螃蟹一样,都长着一双柄眼。
柄的基部有活动关节,既可以竖起,又可以倒下,从而避开头胸部对视线的阻挡。所以,螃蟹的眼神奇好无比,当你佯装进攻它的正面、侧面甚至侧后面时,它的双眼都会直直竖起,紧紧锁住目标,等待向入侵者发出致命一击。
栖息在海滨沙滩上的沙蟹,两根长长的眼柄,就像两根火柴棒。沙蟹时常把整个身体埋在泥沙里,只将两只柄眼竖起露在外面,好像潜望镜一样,观察周围动静。
螃蟹的眼睛和昆虫一样,都是复眼结构,再加上眼柄帮助,真可谓如虎添翼。眼柄竖起时,螃蟹犹如安上了两个瞭望哨,可以眼观六路。如果意外损坏了眼睛,它还能长出新的来。要是把它的眼柄切断,眼窝里会长出一根很有用的触角,以弥补缺眼的不足。
模仿螃蟹的柄眼,科学家创造出世界首个两栖人工视觉系统。
人工视觉系统,一直是自动驾驶领域的核心技术之一。目前,所有人工视觉系统都是单独基于陆地或单独基于水下开发的,视野一般只有180度。对于需要同时在陆地和水下作业的机器人来说,一双可以切换陆地和水下模式的两栖计算机视觉系统,就显得非常重要。
近日,韩国首尔国立大学开发了一种新型人工视觉系统,灵感就来自招潮蟹,水陆两栖通用,拥有360度环形视野,非常炫酷。
“学师”螃蟹,多款仿生机器人问世
既能深潜海底,还能横行陆地的螃蟹,让科学家很感兴趣。
螃蟹共有10条腿,平均分布在身体两侧,每侧各5条。最靠前的第一对叫螯足,也叫大鳌,用来捕食或防御敌人；其余的四对蟹腿为步足,用来移动身体。由于螃蟹的步足关节只能上下活动,不能前后活动,而且大多数螃蟹头胸部宽度大于长度,左右横行速度更快,有利于躲避天敌。
面对越来越复杂的探索环境,如岩洞、海底、极地等,如何研制出多足仿生步行机器人?水陆两栖、经验丰富的螃蟹,自然是被模仿和研究的重点对象。
如今,国内外已有多款螃蟹机器人研发成功,其中,韩国海洋科学技术院研发了一“只”高2米、重达600公斤的螃蟹机器人。它可以像螃蟹一样在水下游泳,也可以在陆地和水下爬行,还能夹断或移开障碍物。
同时,它还配备高分辨率扫描声纳、光学相机等,帮助人类完成高难度的潜水、勘探等水下作业。据说,不久的将来还能带人类漫游海底和探险。
今年5月,美国西北大学工程师还“学师”螃蟹,开发出有史以来最小的遥控步行机器人。这只微型螃蟹只有半毫米宽,可弯曲、扭曲、爬行、行走、转身甚至跳跃。未来作为“微型”手术助手,可帮助医生清除阻塞的动脉、止血或消除癌性肿瘤。
耳朵长脚上,断足能再生
螃蟹的耳朵极其隐蔽,长在步足上面,可感受到水、空气中的振动频率。不同螃蟹,对声音频率的敏感程度也不同,招潮蟹就能感知低于100赫兹的声音,它们能够通过击打地面,和同类相互交流以免认错。据说螃蟹相隔75厘米,仍能听到同类“谈话”。
除了神奇的听觉,蟹类的断肢再生功能,也让许多人感到惊奇。螃蟹腿断了之后,约六天之内,残留面上会长出一个软结节,包在透明的几丁质囊中。
此后两三个星期,肢芽迅速生长并开始分节,之后便进入缓慢生长阶段。临近蜕皮时,肢芽又开始迅速生长,各节之间的关节生长完成。蜕皮之后,肢芽脱去几丁质囊,新的足就形成了,只是比原来的要小些。螃蟹的这种再生能力,能否应用到人类身上?
日本科学家发现,从螃蟹腱中提取的脱乙酰多壳糖,可促进被切断的神经再生和复原。他们把螃蟹腿上的腱放在弱碱溶液里加热,然后使用有机溶液或强碱溶液,对它进行化学处理,结果就得到了由脱乙酰多壳糖这种高分子构成的细长管。
研究人员把它套在老鼠身上被切断的神经两端,缝合起来,神经就自然地开始再生、延伸,一个月后便重新连接起来,3个月后就恢复了原状。
科学家希望,将来能把这一技术应用到临床上,对那些因交通事故或因手术等被切断神经的伤残者进行治疗。
用“螃蟹壳”造出环保电池
在BBC播出的纪录片《蓝色星球2》中,观众能看到澳大利亚海域成千上万只蜘蛛蟹集体脱壳,重获新生的壮观景象。螃蟹成长过程中为什么要脱壳呢?
螃蟹的外壳并不会生长,而螃蟹本身会不断发育,所以就需要卸掉不适合自己的壳,重新长出新壳。
螃蟹脱壳时,会先把旧壳里的碳酸钙吸收出来,存储在自己的体液里,之后螃蟹壳里会长出很软的皱褶,紧接着旧壳裂开且脱落,之后这个皱褶会慢慢撑开,变成新壳。螃蟹会将存储在体液里的碳酸钙重新注入新壳里,新壳很快就会硬化。
蟹壳主要由几丁质、蛋白质与矿物质三种成分结合而成。如今,科学家用蟹壳制成了可生物降解电池。9月1日发表于《物质》的论文中,美国科学家用蟹壳制造了一种锌电池,其中含有可生物降解的电解质——壳聚糖。
壳聚糖是几丁质的衍生产品,来自甲壳类动物的外骨骼,包括螃蟹、虾和龙虾。壳聚糖电解质可在5个月内完全分解。新电池降解后,仅会留下锌金属成分,而不是铅或锂。
