昆虫与仿生学论文

《昆虫与仿生学论文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、福建农林大学公选课奇妙的昆虫与仿生学测验性论文昆虫仿生学的应用专业：交通工程姓名：陈仁治学号：091328043座号：09成绩：时间：2011年11月15日摘要：昆虫仿生学是研宂如何模仿昆虫的结构和功能，来制造设备或物件以造福人类的一门科学。本文将重点阐述人类如何采用仿生技术利用昆虫进行科技创新。关键词：蜘蛛丝；苍蝇；螳螂；蝴蝶；甲虫；萤火虫昆虫是地球生物总的一个独特群体，它们个体较小，数量庞大，占现存动物的75%以上。在长期的进化过程屮，昆虫发展出与其生存环境相适应的具有特殊构造和功能的器官系统，它们有各自的生存技巧，有些技巧连人类都自叹不

2、如。［1］如：昆虫的高度发到的极其灵敏的嗅觉感受系统受其启发，通过对其具有独特功能器官系统的构造的研宄和模仿，有能使我们找到解决人类社会实际问题的有效方案。访昆虫独特的嗅觉感系统，研制高灵敏生物传感器是生物科学家仿生研宂的重要目标。下而将介绍一些昆虫与仿生学应用的例子：1蜘蛛丝与防弹衣蜘蛛是一种古老的生物，己在自然界生存了4亿多年，地球上会织网的蜘蛛有2万多种［2］。蜘蛛的丝是一种特殊品质的材料，迄今为止人类还无法生产出像它那样具有超强强度和弹性极强的化合物。美国科学家经过对蛛丝的深入研究，发现蛛丝更多的奥秘，他们认为蛛丝完全可以用来制作防弹

3、衣。首先，蛛丝的延伸力很好，可以延伸到14%,而现在世界上流行的防弹衣使用的材料延伸力不超过4%,—旦超过这个极限就会断裂。蛛丝这种极强的弹性，对于来自子弹的冲击能起到很好的缓冲作用，因此它是一种最理想的防弹服装材料。蛛丝的另一大特点是它不易变脆。实验证明，蛛丝在零下50〜60摄氏度的低温下才开始变脆，而现行的大多数聚合物到零下十几度时就会变脆。如果我们用蛛丝来制作降落伞、防弹衣和其他装备，那么即使在冰点以下的环境里这些设备仍然会具有良好的弹性。但是蜘蛛太难人工伺养了，因此科学家考虑用细菌代替蜘蛛来生产蛛丝，把蜘蛛的织丝基因剪接进细菌的基因，

4、利用细蘭的超强繁殖力就可以生产出大量的蛛丝来。还有一些科学家考虑，不使用蜘蛛，通过复制其“纺纱”技术来得到蜘蛛丝。比如从具奋额外蜘蛛丝基因的转基因山羊的奶中提取出纤维，或者利用蚕等其他昆虫来产生蜘蛛的丝等。蜘蛛丝弹性好、柔软，而且穿着舒适，也许在将来的某一天，它会成为全球吋装展示会上最时尚的面料。2苍蝇-一航天事业令人讨厌的苍蝇和宏伟的航天事业，似乎是牛马不相及，但科学家注意到声名狼藉的“逐臭之夫”——苍蝇，却有着惊人的嗅觉：它们能在很远的地方发现微乎其微的气味。苍蝇的嗅觉感受器分布在触角上，每个感受器是一个小腔，它与外界相通，含有感觉祌经元

5、的嗅觉杆突入其中。由于每个小腔内都有上百个祌经元，所以这种感受器非常灵敏。用各种化学物质的蒸气作用于苍蝇的触角，从头部神经节引导生物电位吋，可记录到不同气味的物质产生的电信号，并能测量出祌经脉冲的振幅和频率［3］。认识了苍蝇嗅觉器官的奥秘之后，科学家们得到了启发，他们利用苍蝇嗅觉灵敏、快速的特性，仿制成了十分灵敏的小型气体分析仪。这种仪器现己装置在航天飞船的座舱内正为揭示宇宙奥秘而工作。小型气体分析仪也可用来测量潜水艇和矿井里的有毒气体，以便及时发岀警报。3螳螂一多功能机器人轮子的滚动被认为是效率最高的运动形式，已经有悠久的历史。正因为如此,

6、老一代的机器人大多是靠轮子作上下、前后、左石的机械运动。虽然近年来一些科学家提出“类人机器人”这一新的机器人的发展趋势，但为什么要用两条腿交替行走代替轮子的滚动？前者是否有优势，其优势又在哪里等，一直是科学家所关心的问题。美国加州大学伯克利分校波利-佩达尔实验室的罗伯特•菲尔教授希望通过研究昆虫的运动方式，找出这些问题的答案。他发现所有的生物，从人类到蟑螂，它们的行走方式都是相同的。但它们并不滚动，而是双足或多足交替行走。罗伯特教授指出，这种交替行走的方式之所以被所有的生物采纳，是因为它具有明显的优势，那就是灵活的自我操控能力。通过观察表明，

7、当动物跑过复杂地形时，会对遇到的干扰进行自我调整。这对于用轮子前行的机器人而言，就很难做到。研究人员所做的试验之一就是，将蟑螂放在运动的平板传送带上，观察它的运动方式。结果发现，蟑螂运动时，总是三条腿为一组，交替前行。斯坦福大学的马克•库特科斯基教授说：“对我而言，最有意思的是当你去抓昆虫的吋候，它们跑得非常快，例如蟑螂的逃跑速度就非常快，当它快速逃窜时，根本不用思考。蟑螂长了六条腿，而六条腿的分布形式允许它这样运动。人们从屮学到的是，在细节上如何让机器人绕过障碍物快速运动，同时不需要复杂的控制系统。”通过对蟑螂的模仿，马克的研究小组研制出了

8、仿生机器人，或者更形象地说一一机器蟑螂“斯普罗利塔”。它不但有六条腿，在外形上也与蟑螂相似。马克还使用了一些自然界中能够灵活变形的材料，让“斯普罗利塔”从行动上更像