昆虫机器人能源收集技术研究进展.pdfVIP

高二下学期期末考试语文试题

一、现代文阅读(9分，每小题3分)

阅读下面的文字，完成1~3题。(9分)

有一些工程师们设法利用的昆虫本身，只要对它们动一些手脚，比如在它们的触角

附近安装微型刺激体、在它们的中枢神经系统或神经肌肉连接处植入电极等，就可以实

现对昆虫大脑的操控，这样就得到了一个“僵尸”昆虫机器人。

密歇根大学教授阿肯•阿克塔卡说：“尽管近些年在微型机械设计方面

取得了长足的进展，但是考虑到其空气动力学表现，悬空时间，载荷能力以及微观尺寸上的

节能性能，这些设计都是无法与这种‘僵尸’昆虫机器人相比的。人类依靠现有的技术是无

法后者的，因为这是大自然经过千万年进化后得到的结果。”

到目前为止，应用于昆虫体内的系统仍然是靠电池供电的。但现今阿克塔卡和合作

者一起研发出了一种节能装置。他们在昆虫的两个翅膀上各安装一个这样的节能装置，它能

依靠昆虫扇动翅膀的动作发电。并且研究人员们相信，一旦将发电机组与昆虫体内的肌

肉实现直接连接，这种发电效率将得到指数级提升。这也标志着科学家首次尝试采用非

装置技术从昆虫身上收集电能。在此之前，科学家们在昆虫身上收集电能的尝试包括使

用温差电偶来借助昆虫的体温发电，以及使用磁谐装置来收集因昆虫身体颤动产生的电

能。除此之外能也是一个备选能源方案，不过这样做的话其应用便会被限制在阳光明媚

的室外。由于在先前的尝试中发现，不同昆虫在飞行中拍动翅膀的频率存在很大的差异，甚至

同一只昆虫在不同情况下拍动翅膀的频率也有很大不同，因此科学家们得出结论，必须使用

非装置设计才能收集到尽可能多的电能。

科学家们现在开始尝试在昆虫的胸廓和翅鞘位置安装压电悬臂梁和压电扭转梁机构。这

种装置可以在85-105Hz的频率下工作，这正是科学家们用作实验的绿甲虫的翅膀扇动频率

变化范围。压电扭转梁机构显示最高发电量接近45W，而压电悬臂梁的发电量大致仅为其

半或更少。测试显示发电装置的安装位置距离昆虫的飞行肌越近，昆虫扇动翅膀产生的机械

能转化为电能的效率便越高，因为飞行肌正是昆虫扇翅的。在采用一个更大些的压

电装置，研究人员得到了最佳115W的发电量。阿克塔卡说：“现成的设备帮助我们得以

进行实际测试，并可以在同种昆虫的不同上进行比较测试。这些装置的重量远低于之前

使用的发电装置。现在，不管昆虫扇动翅膀的频率如何改变，周遭的环境，如光照或温

度如何变化，我们总能得到较高水平的发电量。目前，我们正在努力开发一种新的微安装技

术，它将让我们得以将压电陶瓷整合进传统的加工技术中去。和传统的薄膜沉积工艺

相比，这一新技术将极提升微型能的效率。同时我们也正在继续跟进电源再充

电或超级电容技术的开发。”这项技术的研制工作得到了部先进项目研究计划局

（DARPA）的资助。

研究人员们，这种“僵尸”昆虫将具备和微型机械同样的功能，包括

执行有哪些信誉好的足球投注网站和营救任务、环境侦察监视以及物侦测等。

（摘自《科学大观园》2012年第3期，有删改）

1．下面对“僵尸”昆虫机器人理解正确的一项是（）（3分）

A.在昆虫尸体的触角附近安装微型刺激体，在它们的中枢神经系统或神经肌肉连

接处植入电极等，由此操控昆虫。

B.到目前为止，昆虫体内的操作系统还是依靠电池供电，尝试采用非技术收