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揭秘自然,保护自然—儿童仿生学科普讲座:动物飞行与仿生飞行器设计


天空飞鸟掠过,池底游鱼嬉戏,在某个不起眼的角落,蜘蛛也在灵巧的爬行……自然界中的这些千姿百态的生物,让我们的世界充满生机,绚丽多彩。生物进化已有亿年,它们进化出卓越的运动性能,它们是巨大的知识宝库,需要我们去探索、去学习、去揭秘,然后将探索得来的知识服务人类,这便是仿生学的奥义。

讲解仿生基础知识

4月11日,机器人与智能装备创新中心宋加雷博士以“飞行中的仿生”为切入点,在东莞理工科技创新研究院为孩子们举办了一场关于“仿生学”的科普教育讲座,激发孩子们对自然界的好奇心,开启孩子们的仿生之旅。

宋博士以一个小玩具——跳跃青蛙引入本次讲座的主题,他告诉孩子们,在他童年时期,这是对他影响最大的玩具,也是他接触仿生的起点。但是随着时代的发展,孩子们的见识也越来越多,简单的跳跃青蛙小玩具已经不再让现在的小孩子感到新奇,需要更具技术含量、更新奇的东西来勾起他们的好奇心。随后,宋博士向孩子们介绍了自然界中各种的飞行动物,不仅有众所周知的昆虫、鸟类、蝙蝠等飞行动物,甚至于鱼、蜥蜴、蛇等其他“新奇的飞行动物”。孩子们大开眼界,现场气氛十分热烈。

以飞行的简单动力学为出发点,宋博士向孩子们解释了自然界中鸟类飞行的现象,为什么鸟要盘旋,为什么有些鸟的翅膀尖部羽毛是分开的……在对飞行的动力学进行了通俗的讲解后,孩子们对“飞机与火箭的区别”这一问题表现出强烈的兴趣,争先恐后举手回答,生动形象地表达了自己的观点,学习氛围十分活跃。

鸟类是飞行中的佼佼者,如快如闪电的海燕、敏捷矫健的雄鹰,长时间悬停的蜂鸟等等,人类在制造飞机的过程中参考了很多鸟类的生理结构,如飞机机翼尖部模仿了鹰的翅膀、翼梢小翼模仿了隼的羽毛、机翼表面模仿了海鸟的喙等等,不一而足。

宋博士向孩子们展示了多款世界上先进的仿照鸟类和昆虫设计的飞行器,并强调飞机与鸟类的尺寸不同,飞机的设计不能盲目仿照鸟类。在尺寸较小时,飞鸟也好,昆虫也罢,都需要拍动翅膀才能飞行,而飞机的起飞是依靠机翼上面表面的压强差,仿生是模仿,是取其精华,并不是一昧的模仿。

总结:

仿照动物的飞行,人类设计出了与自然界鸟类滑翔相似的飞机、与扑翼动物相似的扑翼飞行器,甚至还设计出了在自然界中没有对应物的旋翼直升机。不难看出,人类是聪明的,我们是有理由骄傲的。但是在设计的这些飞行器中,有很多方面的性能仍然不如自然界中的飞行者,自然界中的飞行者才是专业的。因此我们人类需要对自然保持敬畏之心,学习自然,并保护自然。为什么要保护自然呢?如果自然环境恶化了,动物消失了,我们人类又到哪里去仿生呢?

展示环节:

实验室成员展示“小机器鸟”,孩子们纷纷激动地想要亲自尝试启动小机器鸟。

实验室成员展示实验室自主研制的“仿生扑翼鸟”

最让兴奋同学们的“机器蜘蛛”展示环节

机器蛇的展示环节

互动环节:

在讲座的最后,我们选择以赠送“自制简单橡皮筋仿生鸟”的形式,让孩子们记住这生动的一课。希望孩子们在提升动手能力的同时,不忘那颗热爱大自然、热爱科学的心。

(图文编辑:彭梓晴 一审:庞伟 二审:尹玲 三审:叶顺航)


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