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| 2010/09/10 11:33:41瀏覽418｜回應0｜推薦0 | |||
仔細觀察下圖，就會發現該圖是一筆描繪下來的。由一條線形成一個面，這個面又形成了3D立體構造。 該圖是以一種生物的動作以及這些動作形成的立體為範本繪製的。這種生物能夠利用一條1300～1500m長的絲構築立體構造。 目前正有人讓機器人模倣這種生物的動作，使機器人也能構造出具有相同特點的立體。如果這項研究能夠順利推進的話，將來或許機器人就能進入原子能發電站的配管修補缺損處，或者將機器人送入宇宙，建造無柱太空站。 那麼蘊含著這種可能性的生物動作到底是什麼呢？
用一條絲構建立體的生物，這就是蠶。兩種液狀蛋白質通過蠶的絲腺器官後，可形成蠶絲，並且蠶只需用蠶絲即可結成蠶繭。 蠶的動作主要有兩個特點。第一個特點是可只用一種材料構建3D物體。既不需要螺絲也不需要焊接。在前面提到的維修配管設備或建造太空站時，只需攜帶絲線或者作為原料的液體，機器人就能“隻身一人”完成任務。 第二個特點是可靈活地適應作業環境。視覺不發達的蠶，通過軀體觸碰後獲得的觸感來識別周圍的環境，並根據環境吐絲結繭。比如，在養蠶使用的名為“簇具”的方格形工具中，蠶首先要確認四面簇具壁。接下來會選擇一個用來固定軀體下部的“立足點”，然後吐絲結繭，將自己包在被簇具壁包圍的空間內。另外，蠶還可在簇面上支起木棒的地方，在簇面和木棒之間搭建一個類似馬戲團帳篷的圓錐形支架，然後在裏面吐絲結繭（4，5）。如果能夠應用蠶的這種動作特點，便可在配管設備這樣的狹窄場所，以及宇宙空間這樣的不穩定場所構建立體。
日本信州大學纖維學院纖維系統工程系副教授森川英明等人對蠶的這種行為進行了3D測量，分析了其吐絲結繭的原理。然後根據“8”字形吐絲軌跡圖製成了模型。森川等人已根據研究結果開發出了兩種機器人。 第一種是模倣蠶吐絲行為的機器人（圖1）。這種機器人以安川電機生產的6軸垂直多關節型機器人為基礎開發而成。在機械手頂端安裝了供絲部，以及對從供絲部拉出的絲線進行加熱焊接的成型頭（2）。 此處使用的絲線也從蠶絲中得到了啟發。絲線為複合纖維，模倣了由作為芯材的蠶絲蛋白以及包覆蠶絲蛋白並作為黏合劑的絲膠這兩種蛋白質構成的蠶絲，在玻璃纖維表面涂上了一層聚丙烯。利用成型頭進行加熱，便可焊接絲線之間的接點。 第二種是模倣蠶擺動上體來構建3D構造體的動作，在頂端部分伸縮的同時以3D方式工作的機器人。這種機器人由日本Industry Network（長野縣岡谷市）製造。 森川等人目前還在考慮模倣蠶軀體構造的機器人（3）。這是一種兼具上述兩種機器人特點的真正的桑蠶機器人。如果製造出了這種機器人，或許使其活躍于宇宙空間及配管設備領域的設想就會變成現實。 ■日文原文 自然に學んだ構造體の作り方とは？ |
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| ( 知識學習｜隨堂筆記 ) |
