聲名顯赫的“橫行將軍”

董淑亮，中國科普作家協會會員、江蘇省首席科技傳播專家、江蘇省十大科技傳播人物。出版《童話里的科學》《神奇的動物》《發明改變世界》《長翅膀的“偵察兵”》《四季科學童話》等科普專著100部，曾獲冰心兒童圖書獎、共青團中央“五個一”工程獎、江蘇省優秀科普作品獎等。

螃蟹是一種甲殼動物，不僅全身披著厚厚的盔甲，而且還有一對堅硬的大鉗子，一副耀武揚威的架勢，所以被人們稱為“橫行將軍”。螃蟹在我國分布廣泛，從遼寧到福建一帶的沿海，只要是通海的江河、湖塘和水田，都能找到它們的蹤跡，像江蘇的陽澄湖、河北的白洋淀、山東的微山湖等都是著名的螃蟹產區。從某種程度上講，螃蟹作為美食提高了這些地域的知名度和美譽度。那么，螃蟹作為水生動物中的“橫行將軍”，給人類發明創造帶來了什么樣的啟示呢？

螃蟹與地基固定的啟發

如果從仿生學的角度來欣賞螃蟹的話，它那8條腿及盔甲結構對工程中的地基固定啟發最大。2009年，在建的上海東海大橋風電場，由34臺巨大的白色風車組成，東西間距500米的密度，形成一片14平方千米的海上風電示范區，裝機容量達100兆瓦，通過海底電纜傳回電力，可為10萬戶家庭提供全部用電，年減排二氧化碳相當于停駛5萬輛汽車。可是，怎樣讓總高度超過30層樓的風機在海里穩穩地扎根呢？怎樣精確地控制這400噸重的龐然大物完成吊裝呢？中國技術專家采用的就是“螃蟹式”方案：

首先，在海底斜著打入8根80多米長、直徑1.7米的鋼管，圍成一個圈；接著，在8條“長腿”上澆筑一個直徑14米的混凝土承臺，相當于“螃蟹殼”。過一段時間后，等“螃蟹”已在海里站穩，再把風機整體起吊并穩穩地站到“蟹殼”上，這才完成安裝任務。此外，由于有一條航道穿越東海風電場，工程專家們還為“螃蟹”設計了一套抗千噸級船舶撞擊的防護裝置。這套海上風機基礎設施方案當時屬于“世界首創”，正是模仿螃蟹身體結構的一大“杰作”。

螃蟹與機器蟹的啟發

海洋是一個聚寶盆，可是怎樣探索海洋里的這些寶物呢？人們希望發明出一種可以在水下獨立工作的自動機器，讓它成為人類向海洋索要寶貝的得力助手。可是，大海深處有著巨大的壓力，而且海底坎坷不平，什么樣的機器能夠從容地在這樣的環境里工作不誤呢？仿生學家想到了螃蟹，并模仿它制造出了一種機器蟹。

螃蟹以其獨特的橫向行走方式而標新立異于動物界。在爬行時，它常常以一邊的足尖抓住地面，另一側的步足伸直，推動著身體前進，絕不會中途摔倒。遇到障礙是可以轉向的，但并不像其他動物一樣能立即轉開，而是不斷地轉動很小的角度，做類似弧線的運動。對此，專家們采用一個由電機帶動的拉桿結構，在著地的“蟹”腿做橫向爬動的同時，拉動“蟹”腿做縱向運動，從而帶動身體在縱向緩慢挪動。蟹的兩個前螯能夠一張一合來夾起食物，專家們就通過一個電機拉動仿生機器蟹的兩個前螯以實現其收攏與張開，可以自由地采集巖石樣本和海中生物，還能拿著一些工具在水下進行電焊、鉆眼等。這種機器蟹能在水下行走和作業，人可以在水面上進行遙控指揮。機器蟹身上還裝配著聲學水下探測儀和電視攝像儀等。通過電纜，機器蟹能把水下的情況清楚地顯示在海面船只的熒光屏上，讓工作人員對海底情況一目了然，并有序地指揮機器蟹在水下作業。