中国科技馆一层展厅详细介绍1

中国科技馆一层展厅详细介绍1 机器人乐队 各位观众大家好，欢迎参观中国科学技术馆！我们现在看到的这件展品叫做 机器人乐队。主要为您展示的是气控机器人技术。这个身高1.80米的仿人体气控机器人，不仅形象酷似人类，还可以模仿人体做32种动作，包括身体的转动、 眼睑的开合及眼珠的左中右转动、嘴的开合等可以与声音同步。机器人的动力来 源于气泵压缩空气，通过闭合“指挥家”身上的阀门开关来控制它的动作。采用 这种动力方式不仅清洁环保，而且易于检修。机器人全身骨架由铝合金制成，我 们还可以通过机器人身体的透明罩子看到它内部的结构。 配合“指挥家”的是舞台上的38个“小乐手”，每个“小乐手”手持仿真 乐器，其中还夹有中国的民族乐器，如：琵琶、古筝、二胡等。每个小乐手分别 由一台电机带动。相应的乐器可以发出相应的声音，持有者的身体也会随之摆动。 实际上机器人和乐队的所有动作，都是以声音文件为依据进行程序编制的，整个 系统的运行都是程序控制。指挥家、小乐手、音响，分别是三个相互独立的子系 统，在同一时间完成各自不同的工作。它们天衣无缝的配合，使大家听到了这场 和谐的交响乐。 随着科学技术的不断发展，机器人将会更广泛的应用到各个领域，也会向 更加智能化的方向发展。 月 球 漫 步 现在我们所处的是航空航天展区，许多人都对地球以外的天体有着浓厚的兴 趣，就拿我们几乎每天都可以看见的月亮来说，月球是离我们最近的天体，也是 地球唯一的天然卫星。自古就有优美的神话故事—嫦娥奔月，寄托着我们祖先对 登月的憧憬。随着科技的发展，这一梦想已成现实。1969年7月，美国宇航员阿姆斯特朗成为第一位登月的人。坚定了各国科学家继续探索月球的决心。月球上 的环境和我们地球是大不相同的。（月球的直径为3476公里，约为地球直径的3/11，月球面面积大约是地球表面面积的1/14，比亚洲面积稍小。月球的体积 只相当于地球体积的1/49，月球质量约等于地球质量的1/81.3，月球物质的平均 3密度为3.34克/厘米，只相当于地球密度的3/5） 您一定在电视上看到过宇航员在月球上行走时那种悬浮轻飘的奇妙现象。那 是什么原因会产生这样的现象呢？月球表面的自由落体重力加速度为1.62米/秒 2，约为地球表面重力加速度的1/6。我们称月面上为零重力（即：物体在引力场 中自由运动时有质量而不表现重量的一种状态），此时人体受到很小的力就能飘浮 起来，航天飞机和空间站里的物品都会飘浮在空中。宇航员穿着的宇航服重达100 多公斤，在地球上是根本无法行走的，但在月球表面只需用1/6的体力就可以支撑负重进行活动了。（约相当于17公斤） 本展品的目的是创造在地面条件下模拟宇航员在月球表面行走，产生微重力 和悬浮的感觉。展项后方的大型月面壁画和海绵地面都真实地模拟了月球的环境。 展品所采用的悬挂系统是：磁粉离合器，它可以通过调节电流的强弱控制其输出 的功率。本展品中磁粉离合器具有可承担不同人5/6体重的功能。可粗略模拟月球上微重力活动的感觉。通过参与本展品可使观众更多的认识月球，认识太空。 机器人舞台 在机械展区我们将看到两个机器人为我们带来的精彩表演。主要为您展示的 是我国第一代工业机器人。观众可能要问，它们只类似于人的手臂，似乎称机械 手才对，为什么叫“机器人”呢？实际在工业上，超过三个自由度并可独立工作 的机械手，就可以称它们为机器人。这两个机器人都拥有六个自由度，可以完成 我们人手臂的基本动作。六个自由度，每一个轴由一台电机带动，手爪的开合由 压缩空气为动力，握重为六公斤。这种机器人虽不具备智能，但可以通过人工编 程做一些高精确度动作。在这里它将为您表演四套非常精彩的节目，分别是韵律 操，舞太极剑，叠罗汉和走剑峰（其中叠罗汉和走剑峰是最精彩的）。这样非常直 观地把工业机器人的功能和特征展示给大家，使观众可以欣赏到机器人灵活准确 的动作，也体现出这种机器人的高精确性。也正是由于它的精确度相当高，所以 现在广泛应用在工业自动化生产线上，象一些喷漆、焊接、高空作业和一些有害 辐射等工作条件比较恶劣的环境下，运用机器人进行作业，可以保证高效率、高 精确度，而且还避免了人工操作时过度疲劳给工作带来的失误。所以我们说，在 这些场合采用机器人操作更具优越性。大大提高了工业生产的效率！ 随着科学技术的发展，工业机器人会向更智能化的方向发展。 机器人投篮球 我们面前的这位投篮高手，主要为您展示的是我国第一代工业机器人。这台机 器人和我们刚才看到的机器人可以说是同门师兄弟，它们结构基本相似，有六个自 由度，分别由电机带动其运动。为了实现投篮球的动作，将手爪部分换成了一个三 手指单关节的抓球装置，由压缩空气作为动力。在机器人眼中，它所面对的并不是 三个篮筐，我们事先计算出机器人与各篮筐之间的距离和角度，编制好投球程序， 机器人每执行一次程序就会反复实现投球动作（执行三个不同变量的抛物线公式！）。 通过它表演的投篮球节目，我们充分领略了工业机器人的高精确性。可以设 想，如果把这种机器人更加广泛的应用在其他工作领域，将会为我们的工作和生 活带来更大的便利！ 滚 球 这是一件介绍简单机械装置的展品。其实无论是技艺高超的机器人，或是我 们生活中的家用电器和工具，都离不开基本的机械机构。这里通过把11种简单机 械装置有机结合起来，运送钢球的形式，来让大家观察、学习有关机械知识。是 一件非常受大家欢迎的展品。 这些机械装置是日常生活中我们经常见到和使用的，可以完成不同的工作。 有些是省力机构，如杠杆、滑轮组；有的可以改变传动的方向，还有的能改变运 动的方式，把转动变为直线运动，如齿轮齿条传动，连杆升降装置等。观众通过 参与亲自运输钢球的过程，能够体会到每种机构的作用，如皮带传动适合长距离 的运输，我们在矿山就用它来运送矿石。而滑轮组是省力的提升装置，被用在吊 车上，帮助我们提升重物。 该展品得到了小朋友们的特别青睐。它的互动性很强，每一个小朋友都可控 制一个关口，适合很多人一起来动手参与。在亲自操作的过程中，不仅可通过透 明窗观察机械装置的运行情况，还可增进友谊、培养团结协作的能力，起到娱教 寓乐的作用。 磁悬浮列车 随着现代生活节奏的日益加快，人们的出行变得越来越频繁，面临的一个重 要问题就是交通工具。有些人会不适应汽车的油味，或是火车的噪音与颠簸。那 么接下来我要为大家介绍一种新型交通工具—磁悬浮列车。它克服了以上的缺点， 并具有高速、平稳、无噪音、无污染、易检修等优良特性。 我们这里展示的列车采用的是电磁吸浮式磁浮原理。它是怎么悬浮起来的 呢？大家看，在车身的下方，安装了八组电磁铁，每侧各有四组（通过两侧的受 流线为其提供110 伏的直流电源）。当通电后，电磁铁产生磁力，来吸浮上面的铁 质轨道。因为磁铁与车身是装在一起的，所以将带动车身也向上升，也就是使车 身悬浮起来。每个电磁铁上都配有一个传感器，用来检测磁铁与轨道之间的距离。 通过改变电流的大小来调整这个间隙，使它始终保持在一定的范围内（本展品的 悬浮高度为4mm）。 磁悬浮列车是靠什么来前进的呢？靠直线电机来提供动力。直线电机就是把 我们常见的旋转电机沿轴面剖开，将其转子展开辅成轨道，定子装在车身底部。 这样，将原来的旋转磁场变为平面位移磁场，从而牵引列车前进。因为定子装在 车身底部，很短，所以我们又称这种列车为短定子磁悬浮列车。如果将定子辅在 轨道上，而将转子装在车身底部，我们称为长定子磁悬浮列车。它省去两侧的受 流线，但需在轨道上隔一段距离安放一个逆变站，这种方式比较省电，但造价相 对短定子列车要高。 磁悬浮列车有那么多的优点，为什么没有推广使用呢？主要原因是造价问题。 据有关部门测算，铺设1公里磁悬浮列车的费用约需人民币1.2亿元。所以，成本问题是限制它发展的主要因素。目前，科学家们正在研究如何选取新型、 改进工艺和技术，来降低它的成本。 磁悬浮列车按机理可分两类：常导吸浮型和超导斥浮型。常导吸浮型以德国 为主要代表。时速可根据需要为100km/h.~500km/h。磁悬浮高度一般在10mm。 超导斥浮型以日本为主要代表。时速一般高速为多，即500km/h以上。我们现展示的是常导吸浮型短定子磁悬浮列车。 我国在磁悬浮技术上处于世界先进水平。据悉，北京位于八达岭脚下有2公 里的旅游线路不久将投入商业运营；上海由浦东机场?龙阳路，全长31.7公里， 最高时速505公里，投资近100亿元人民币，8分钟即可到达。这将是世界上第一条投入商业运行的高速磁悬浮铁路。展望未来，随着现代高科技的发展，磁悬浮 列车跨越城市和各国之间，将大大提高我们的工作效率，增强国际之间的交流合 作，缩短人与人之间的距离。我们期待着：磁悬浮列车早日进入到我们的实际生 活中。 波浪发电 自古以来，能源一直伴随我们的社会发展而存在，为我们的社会发展提供动 力。而我们现在广泛使用的煤炭、石油等能源，都是有限的一次性能源，总有一 天会被耗尽。所以人们一直在寻找大自然中的取之不尽的可利用能源。在能源展 区里，您将看到一些新型、清洁，和蕴含能量大、有发展前景的能源。 现在我们看到的这件展品叫做波浪发电，它是一种能将波浪能转化为电能的 装置。波浪作为一种能量全球理论开采量约为10亿千瓦左右，我国波浪能的理论储量为7000万千瓦左右。目前，收集波浪能的装置主要有三种形式：分别是机械 式、气动式和液压式。本展品为机械式。大家特别注意看右侧：波浪通过锥形的 水槽获得水位差，这样水就具有了重力势能，这些具有势能的水通过蜗轮型水道 落下，从而驱动水轮机旋转，水轮机会带动与它同轴的发电机旋转，进行发电。 您可以看到，小灯泡开始发光，表示已经有电流产生。原理看似简单，实现起来 可不容易。我国的海岸线较长，如何把波浪的能量高效的收集、转化为电能是要 解决的主要问题。目前，我们采用的方式利用率比较低，生产电能的成本也就较 高，所以目前还不能得到广泛的使用。但小规模的如在一些灯塔和浮标上，已经 开始利用这种能源了。相信经过科学家们的不懈努力，在不久的将来这种新型能 源会造福于我们人类。 防弹衣 我们现在看到的是防弹衣。按照我们以前的理解，防弹衣都是用钢板或铁板 中间加沙子制成的。但这些防弹衣比较笨重，穿着起来不方便行动。我们这里展 示的防弹衣是用纤维材料制成的，它的名字叫芳纶纤维，译名凯夫拉。 芳纶纤维是强度大、模量高、比重小的有机合成纤维，具有耐高压、隔热、阻 燃、防利器刺扎等优良性能。此防弹衣是用30层芳纶纤维压制而成。大家可以看一看展柜下部的这些形状象纽扣一样的物体，它们是从不同距离打在防弹衣上的 子弹头（铅弹），当子弹从枪膛中被打出后，高速旋转，具有较强的动能，打在防 弹衣上时，因防弹衣具有以上特性，纤维与子弹间产生巨大摩擦力，产生大量热 能将子弹软化，弹头前部尖端变形，使前进阻力变大，最后镶嵌在防弹衣中，起 到防弹的作用。 右边的展柜是一个防弹衣芯，观众可以亲自动手操作一下，用长矛用力戳它， 防弹衣芯表面不会产生什么变形，充分说明了防弹衣的防利器刺扎性能。 现在科学家们正在研制比重更小、性能更加优越的防弹衣材料；但这并不是人 们所期待的，全世界的人民都希望脱去防弹衣，停止战争。世界人民呼吁和平！ 渴望过上平安、幸福的生活！ 变色龙 大家看到的这件展品我们给它起了一个很生动的名字叫—变色龙。我们知道自 然界中有一种动物叫变色龙，它会根据外部的条件和环境的不同改变自身的保护 色。大家仔细观察一下，是否发现从不同的角度看上去颜色会有变化？ 这是因为使用了一种新型的无机涂料—珂玛粒晶。在制作过程中，加入了云母片，当涂 上之后，会在基材上形成很多的薄层，且每个薄层中都含有形状、大小不同的云母片。当光 线透过第一层照到第二层的云母片上，那么我们看到的光就是第二层的颜色；当光线透过第 一、二层照射到第三层的云母片上，我们看到的就是第三层的颜色。依此，光照到哪一层的云母片上，反射回来的就是那层的颜色。 这种材料现在主要运用在装饰装修上，比如说大型壁画、手表的底盘和变色 手机壳上都有应用。还有人建议是不是可把这种涂料涂在汽车外壳上呢？大家想 一想，在不同时间，不同朝向，不同强度的阳光照射条件下，汽车会变换多种颜 色，这样，是不是会给肇事司机钻空子的余地？所以，这种涂料还要按照国家有 关规定谨慎应用。 魔力水车 大家现在看到的这件展品叫魔力水车。请大家向前靠近一些，看一看水车叶 轮和叶片的连接部分的灰黑色金属片，观察一下它在空气中和水中有什么变化。 当叶片进入水中时，金属片会发生变形（向其相反方向弯曲），摸一摸水槽里的水 是热的，大约60?。这里介绍的是一种新型特殊合金材料——形状记忆合金。形 状记忆合金具有能记住自己在某一温度的外部形状的功能，即在一定温度下，记 忆合金微观结构（内部）发生晶相转变，其宏观就表现为形状的改变。更为奇特 的是随着外界温度冷热循环变化，合金的形状变化也是循环往复的，表现了一种 与温度有关的“形状记忆”功能。在相变--形变过程中有力输出，因而能对外做功。 这就像我们在河里划船一样，当我们用船浆给水一个作用力时，水同时也给 浆一个作用力，这样船就会向相反的方向运动。但是，形状记忆合金叶片是从热 水中汲取能量，内部相变导致叶片变形，拨水使轮转动。（要注意的是，世界上没 有“永动机”，魔力水车如果没有热水作媒介的话，是不会转动的。） 形状记忆合金运用的领域很多，主要是运用到航空航天、工业、医学等领域。 如：空间飞行器的天线、卫星的太阳能电池板，为了减小其体积，在地面上以太 空温度训练，起飞前把它们卷缩起来，放入卫星内。当发射到太空后，天线（或 太阳能电池板）会自动伸展开进行工作。再如：医学上的接骨工具、小孩子矫正 牙齿戴的金属丝，都是形状记忆合金制作的。最值得一提的是与我们日常生活息 息相关的温控开关的应用，像空调、冰箱、微波炉中都采用了由形状记忆合金制 作的温控片。在一定温度变化下，这些电器可自动的加温或制冷。所以说，我们 每时每刻都在感受科技带给我们的便利！