基于动态结构的仿生设计新进展
仿生结构及其功能材料研究进展
3、其他仿生结构：除了仿生肢和仿生翅，仿生学还应用于其他领域，如建 筑、船舶、车辆等。通过模仿自然界的生物系统，可以优化结构性能、提高稳定 性、降低能耗，为人类创造更加实用、高效、可持续的设计方案。
仿生功能材料
仿生功能材料是指模仿生物的皮肤、牙齿等具有特定功能的材料。这些材料 具有优异的性能，如高强度、高韧性、防腐蚀、自修复等，为人类提供了全新的 解决方案。
面临的挑战
尽管仿生材料学已经取得了很大的进展，但其应用还面临着许多困难和挑战。 首先，制备工艺复杂，往往需要精密的设备和繁琐的步骤，导致成本较高。其次， 仿生材料的损伤阈值较高，其耐久性和稳定性还有待提高。此外，对自然生物的 模仿还处于初级阶段，许多生物的特殊性能和复杂结构尚未得到充分挖掘和应用。
3、弹性变形：蜻蜓的翅膀具有一定的弹性，可以在飞行过程中进行动态变 形，从而对飞行姿态进行灵活的调整。
二、蜻蜓翅膀的功能特性
蜻蜓的翅膀除了具有结构特性外，还具有独特的功能特性：
1、高效能量利用：蜻蜓的翅膀具有出色的能量利用能力。它们能够在飞行 过程中有效地将太阳能转化为推进能量，这一特性在现代太阳能电池板的设计中 得到了应用。
一、蜻蜓翅膀的结构特性
蜻蜓的翅膀结构精巧，具有以下重要特性：
1、薄壁结构：蜻蜓的翅膀壁极薄，这使得它们在飞行中可以产生向上的升 力和向前的推力。这种薄壁结构的强度和轻量化令人印象深刻。
2、网格状结构：蜻蜓的翅膀具有复杂的网格结构，这种结构在增加翅膀强 度和刚性的同时，也起到了重要的流体动力学作用。
三、结论
随着科技的不断进步，仿生材料的研究和应用已经成为了材料科学领域的重 要发展方向之一。通过模拟自然生物的特性和功能，人们已经开发出了许多具有 高性能、高稳定性和高度适应性的新型材料，这些材料在工业、医疗、环保等领 域都具有广泛的应用前景。然而，目前仿生材料的研究还面临着许多挑战，例如 模拟自然生物的精度和复杂性等方面的限制。
仿生纳米材料设计原则与底层结构趋势选
仿生纳米材料设计原则与底层结构趋势选近年来，仿生纳米材料作为一种前沿科技，在材料科学、生物学和工程学等领域展示出巨大的潜力。
仿生纳米材料的设计是基于生物学中的自然界过程和结构，通过人工手段制备出具有与生物体相似性质和结构的材料。
在设计仿生纳米材料时，需要遵循一些原则和关注底层结构的趋势选择。
首先，仿生纳米材料的设计应该追求高效功能。
生物体在进化过程中经过数百万年的筛选，形成了高效的结构和功能。
仿生纳米材料的设计也应该借鉴生物体的优势，追求高效的功能。
例如，通过模仿植物的叶片结构设计太阳能电池，可以提高能量的收集效率。
通过仿生鱼鳞的结构设计防污涂层，可以实现抗菌、自洁等多重功能。
因此，在设计仿生纳米材料时，应注重功能的高效性。
其次，仿生纳米材料的设计需要考虑结构的多样性和可控性。
生物体在不同环境中，可以通过改变组织和结构来适应各种条件。
仿生纳米材料也应具备相应的可控性和多样性。
通过控制材料的结构、形貌和组成，可以调控其物理、化学和力学性质。
例如，通过改变纳米颗粒的形状和排列方式，可以调整光学材料的吸收和发射特性。
因此，在设计仿生纳米材料时，应考虑结构的可控性和多样性。
另外，仿生纳米材料的设计需要关注材料的可持续性和环境友好性。
生物体在发展过程中，与环境相互作用，形成了一种动态平衡。
仿生纳米材料的设计也应该注重与环境的协调。
例如，在纳米颗粒的合成中，应选择绿色、可再生和可降解的材料，减少对环境的影响。
通过模仿生物体的循环利用机制设计可重复使用的纳米材料，可以提高资源的利用效率。
因此，在设计仿生纳米材料时，应注重可持续性和环境友好性。
最后，仿生纳米材料的设计需要关注与生物体的相互作用。
生物体与材料之间存在着复杂的相互作用过程，包括物理、化学和生物学等方面。
仿生纳米材料的设计应该考虑其在生物体内的相容性和生物相互作用。
例如，在设计药物传递系统时，应选择与生物体相容的材料，并设计合适的材料结构，以提高药物的传递效率和降低毒副作用。
组织工程与再生医学的新进展
组织工程与再生医学的新进展组织工程与再生医学是当前医学领域的研究热点，其与传统医学方法相比具有明显的优势和发展前景。
通过生物材料和细胞的应用，组织工程与再生医学可以促进组织修复和再生，为医学提供了新的突破口。
一、三维打印技术助力组织工程在过去几年里，三维打印技术在组织工程领域的应用得到了突破性进展。
三维打印技术可以根据患者的具体情况，精确地打印出人体所需的组织结构，实现个性化医疗。
这项技术的推出不仅提高了手术的成功率，还大大减少了患者的痛苦和恢复时间。
例如，有研究表明，通过三维打印技术制造的人工关节与患者自身组织更加紧密地结合，免去了传统关节置换手术中术后排斥反应的困扰。
二、干细胞在再生医学中的应用干细胞作为再生医学的核心技术之一，引起了广泛的关注和研究。
干细胞具有自我更新和多向分化的能力，可以用于修复和再生受损的组织和器官。
目前，研究人员已经成功地将干细胞应用于治疗心脏病、肝病、神经退行性疾病等多种疾病，并取得了显著的疗效。
干细胞的研究不仅有助于深入理解人体发育和组织再生的机制，还为个体化治疗提供了新的思路和可能性。
三、仿生材料在组织工程中的应用仿生材料是一种模拟自然生物材料的人工合成材料，其在组织工程领域的应用得到了广泛关注。
仿生材料不仅具有良好的生物相容性和机械性能，还可以模拟生物组织的结构和功能。
通过合理设计和制备仿生材料，可以促进组织细胞的附着和增殖，加速组织修复和再生过程。
目前，基于仿生材料的人工皮肤、人工骨骼和人工血管等已经成功应用于临床实践中，为疾病的治疗提供了新的思路和方法。
四、再生医学的未来发展方向尽管组织工程与再生医学已经取得了一系列突破性进展，但仍然存在着许多挑战和问题。
未来，再生医学的发展方向将主要集中在以下几个方面：首先，基于干细胞的组织工程技术仍然需要进一步的研究和改进。
干细胞的来源、培养和存储等问题仍然存在不确定性，需要加强相关技术的研发和应用。
其次，三维打印技术在再生医学中的应用刚刚起步，仍然需要进一步完善。
MPF-BCF协同推进的仿生机器鱼设计及其动力学分析
MPF-BCF协同推进的仿生机器鱼设计及其动力学分析MPF/BCF协同推进的仿生机器鱼设计及其动力学分析1. 引言随着生物学和工程学的发展，仿生机器鱼作为一种新型的智能水下机器人正受到越来越多的关注。
仿生机器鱼的设计和动力学分析是实现其水下运动和控制的关键。
本文旨在介绍一种基于MPF/BCF协同推进的仿生机器鱼设计及其动力学分析。
2. MPF/BCF结构与工作原理MPF（Medial Pectoral Fin）和BCF（Body Caudal Fin）是仿生机器鱼的两大关键部件，它们模仿了真实鱼类的胸鳍和身体尾鳍的结构和工作原理。
MPF通过向前方摆动来产生推进力，而BCF则通过扭动来产生旋转力。
这种MPF/BCF协同推进的设计使机器鱼能够实现自由灵活的三维水下运动。
3. 仿生机器鱼的整体设计为了实现MPF/BCF协同推进，仿生机器鱼的整体设计采用了鱼类的身体结构，包括鱼鳍、鱼体和尾部的设计。
鱼鳍采用柔性材料制作，使得鱼鳍能够灵活摆动并产生推进力。
鱼体由多个关节连接而成，每个关节都有独立的电机驱动，使得仿生机器鱼能够实现自由曲线运动。
尾部通过舵机控制实现扭动，从而产生旋转力。
这种整体设计使得仿生机器鱼能够灵活地进行各种水下动作。
4. 动力学模型及分析为了进一步研究仿生机器鱼的运动特性，可以建立其动力学模型进行分析。
假设仿生机器鱼为刚体，可以应用牛顿力学进行建模。
首先，对MPF进行力学分析，考虑到动态特性和流体动力学效应。
通过合适的控制策略，可以调节MPF的摆动幅度和频率，最大化推进力。
然后，对BCF进行力学分析，考虑到扭动效应和旋转力。
通过调节舵机角度，可以实现机器鱼的转向和旋转。
最后，将MPF和BCF的力学特性相结合，可以分析仿生机器鱼的整体运动特性。
5. 实验与结果为了验证仿生机器鱼设计的有效性，进行了一系列的实验。
首先，测量了MPF和BCF的力学特性，包括摆动幅度、频率和推进/旋转力。
然后，通过改变控制策略和舵机角度，记录仿生机器鱼的运动轨迹和速度。
基于动态结构的仿生设计新进展
果 。
由美 国人斯 蒂 尔 取 自拉 丁 文 “ ｉｓ 和 词 尾 “ ｉ” ｂｏ” ｎｃ 合 成的， 他认 为仿 生学 是研 究模仿 生 物 系统 方 式 ， 是 或 以具 有生 物 系统 特 征 的 方 式 ， 是 以类 似 于生 物 系 或
维普资讯
基 于 动态 的仿 生设计 新进展
文章 编号 ：０６—１５ （０ ７ ０ ０ ０ １０ ３ ５ ２０ ） ３～ ０ ９—０ ３
９
基 于 动 态 结 构 的 仿 生 设 计 新 进 展
胡 溧， 黄其柏 ， 明刚，王 勇 ， 周 袁骥 轩
设计 是在 人类 社 会 高 度 文 明 的发 展 过 程 中 ， 伴 随着 大工 业生 产而 产生 的 。仿 生设 计则 是 近几 十年
来 随着社 会 的发展 、 学 的进 步 、 科 人类生 活水 平 的提 高， 发展起 来 的一 门新兴 的学科 。
２ 仿 生推 进 结 构 设计
２ １ 空气 推进 结构设 计 ．
（ 中科技 大 学 机械 科 学与工程 学院 ， 汉 ４ ０７ ） 华 武 ３０４
摘 要 ： 静态到动态 ， 从 从宏观到微观 ， 动态结构 的仿生不断从生物 界获 得灵 感。重点介绍 生物体 动态结构 的 仿生在仿生推进 、 生减阻 、 仿 仿生减振和仿生 系统 四方面 的新进展 ， 出动态结 构仿生 的发展 趋势 ， 指 强调多学 科协 作和仿生理论研究 的重要性 。 关键词 ： 振动与波 ； 动态结构 ；仿生 ； 减振 ；系统
探索建筑结构设计的创新趋势与前沿技术
探索建筑结构设计的创新趋势与前沿技术随着科技的不断进步和社会的不断发展，建筑结构设计也在不断演进和创新。
本文将探索建筑结构设计的创新趋势与前沿技术，带您了解这个领域的最新动态。
一、概述建筑结构设计是指在建筑设计过程中确定建筑物的承重系统，确保建筑物的安全性和稳定性。
传统的建筑结构设计主要依靠经验和手工计算，但随着计算机技术的发展，结构设计开始引入计算机辅助设计软件，为设计师提供更准确、高效的设计方案。
二、材料创新在建筑结构设计中，材料的选择起着至关重要的作用。
传统的建筑结构设计主要采用钢筋混凝土、钢结构等材料，但现在出现了诸如碳纤维复合材料、超高性能混凝土等新型材料，这些材料具有更好的强度、抗震性和耐久性。
此外，新材料的应用还可以减少建筑物的自重，提高空间利用率，为建筑结构设计带来更多可能性。
三、可持续发展随着人们对环境保护的重视，可持续发展成为建筑行业的发展趋势。
在建筑结构设计中，也出现了一系列与可持续发展相关的创新技术。
例如，太阳能板、雨水收集系统等可再生能源技术的应用，可以为建筑物提供清洁能源，并降低能源消耗。
同时，在结构设计中考虑材料的循环利用和低碳排放，也是可持续发展的重要内容。
四、数字化设计随着信息技术的快速发展，建筑结构设计正逐渐向数字化方向发展。
数字化设计可以通过虚拟现实技术，帮助设计师更直观地理解结构设计方案，提高设计效率。
同时，通过数字模拟和仿真技术，可以对建筑结构进行全面的分析和评估，提前发现潜在的问题，并做出相应的优化调整。
五、大数据与人工智能大数据和人工智能的兴起，也为建筑结构设计带来了新的可能性。
通过分析庞大的建筑数据，可以提取出有价值的信息，为设计师提供参考和指导。
同时，结合人工智能技术，可以进行智能化的结构分析和优化。
将大数据与人工智能应用于建筑结构设计中，能够提高设计效率和设计质量，推动这个领域的发展。
六、生物启发式设计生物启发式设计是将生物学中的原理与技术应用于建筑结构设计中，以实现更高效、更节能的设计。
仿生学研究现状与前景
仿生学研究现状与前景人们一直试图模仿自然界中的生物，尤其是那些身体结构和功能超出人类能力的生物。
这种模仿自然界的方式被称为仿生学。
随着科技的不断进步，仿生学领域已经变得越来越重要，许多科学家和工程师利用仿生学研究来创造具有出色性能的新技术。
仿生学是一个非常广泛的领域，涵盖了生物学、机械工程、电子工程、材料科学和其他多个学科。
从最早的仿生设计到今天的智能机器人，仿生学在工程、科技和生命科学等领域都已取得了很大成就，尤其是在机器人技术方面。
下面我们将分别探讨仿生学在生命科学领域和机器人技术领域的应用现状和未来前景。
生物仿生学研究现状与前景生物仿生学研究领域涉及到关于生物系统的结构和功能的学习和理解，将其转化为生产力。
科学家们将仿生学应用于生物学研究，以理解和解决生物学上的许多重要问题。
例如，某些微生物的群体动态行为可以用于基础科学研究、新药开发和环境监测等方面。
例如，超球菌群体的群体聚合现象被广泛应用于生物材料的制造。
其中，超球菌由于其特殊的球形外观被广泛研究。
另一方面，生物仿生学还有助于开发可持续能源技术。
许多生物体可以利用阳光、水和二氧化碳等自然资源进行光合作用。
科学家们正试图模仿这种过程来设计和构建光合作用的人工光合作用器。
现在天然光合作用的最大问题是因为夜间无法进行光合作用，导致效率降低，科学家们正在努力研发夜间依旧能进行光合作用的方法，这是一个关键的研究领域。
未来，在仿生学领域，生物材料和仿生机器人技术也将得到更多的应用。
科学家们正在研究治疗和生物制剂运输的生物矩阵，这将有助于实现更准确的定向药物递送和更高效的创伤修复。
通过将仿生学与材料科学结合起来，也正在开发一种创造新织物、陶瓷、金属等高强度结构材料的效率更高的方法，以及更轻量、更耐磨造型材料。
机器人仿生学研究现状与前景机器人仿生学是仿生学非常成功的应用领域之一，机器人通过模拟自然界的动物和生命过程来增强其性能和功能。
例如，科学家已经研究出了结合无人机和仿鸟技术的概念，可以设计出具有翼形胴体的无人机，使其更像鸟类飞行。
仿生机器人的新材料与制造技术
仿生机器人的新材料与制造技术人类一直都在通过观察自然界中的各种生物进行创新和发明，这一技术便是所谓的仿生学。
仿生学涉及到人工智能、机器人技术、生物学和机械工程等多个领域。
其中，仿生机器人便是研究仿生学的重要方向之一。
与传统机器人相比，仿生机器人更像人类和动物的外形与特征，而不是在机械方面完全模仿人类和动物的功能。
因此，对于仿生机器人的材料和制造技术要求十分高。
近年来，随着材料科学和制造技术的快速发展，制造仿生机器人的难度已经不再像以前那么高。
只要有合适的材料和技术，仿生机器人的制造也就不成为难题了。
所以，在这篇文章中，我们将会探讨仿生机器人新材料与制造技术的研究进展。
一、仿生机器人材料从简单的机械臂到类人机器人，仿生机器人的发展可以说在材料方面起到了重大的推动作用。
在制造仿生机器人时，材料的性能决定了机器人的稳定性、可靠性和灵活性等技术指标。
因此，许多工程师和科学家在针对不同部位和应用，研究不同材料的个性、组合及其成本效益。
1.生物仿生材料生物仿生材料是仿生机器人中应用最具实际性和发展前景的材料之一。
这些材料是研究生物组织、生物过程和结构的结果。
它们可以模仿生物体系的某些静态力学和动态技术，使机器人具备生物体系的特性和能力。
目前，最常用的生物仿生材料是仿生纤维。
仿生纤维最大的特点是它具有生物体重量级的高细度比。
同时，仿生纤维具有高密度和高强度，可以被制成高弹性的机器人关节。
2.金属材料金属材料是仿生机器人中最基础的材料之一。
它们具有很高的强度、刚度和稳定性，并且可以抵抗高温和腐蚀，使它们成为了制造仿生机器人的很好选择。
但是，金属材料的重量过重，限制了仿生机器人的速度和机动性。
然而，近年来，人们研究出了一些轻量级金属材料，如钛合金和镁合金，可以作为减轻仿生机器人重量的选择。
3.功能高分子材料功能高分子材料（如形状记忆合金）是一种特殊的仿生材料，可以根据预设条件和规则进行自我修复和形状变化。
仿生机器人中，这样的材料可以被用来制造关键部位，如机器人控制系统和电子元件等。
液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划
液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划一、本文概述随着科技的飞速发展，机器人技术已成为当今研究的热点领域之一。
其中，四足仿生机器人作为机器人技术的重要分支，因其独特的运动方式和强大的环境适应性，受到了广泛关注。
液压驱动四足仿生机器人作为四足仿生机器人的一种，其结构设计和步态规划的研究对于提高机器人的运动性能和环境适应能力具有重要意义。
本文旨在深入探讨液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划，以期为相关领域的研究提供有益的参考和启示。
本文将对液压驱动四足仿生机器人的结构设计进行详细介绍。
结构设计是机器人性能的基础，涉及到机械结构、传动系统、控制系统等多个方面。
本文将重点分析液压驱动系统的组成和工作原理，以及如何通过合理的结构设计，实现机器人的高效、稳定运动。
本文将重点研究液压驱动四足仿生机器人的步态规划。
步态规划是机器人运动控制的核心，决定了机器人在不同环境下的运动方式和效率。
本文将分析四足仿生机器人的步态特点，探讨如何实现稳定、高效的步态规划，以及如何通过步态调整来适应不同的地形和环境。
本文将总结液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划的研究现状和发展趋势，指出目前存在的问题和挑战，并展望未来的研究方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为液压驱动四足仿生机器人的结构设计和步态规划提供理论支持和实践指导，推动四足仿生机器人技术的发展和应用。
二、四足仿生机器人结构设计四足仿生机器人的结构设计是确保机器人实现仿生行走步态、具备强大适应性和稳定性能的关键环节。
我们的液压驱动四足仿生机器人设计充分考虑了生物学特性、运动学特性和动力学特性，旨在创建一个高效、稳定且能够适应复杂地形环境的机器人结构。
机器人结构设计基于仿生学原理，模拟自然界中四足动物的运动形态和骨骼结构。
我们采用了类似生物骨骼的刚柔结合设计，以提供足够的支撑力和灵活性，使机器人能够在不同地形中自由行走。
腿部结构是机器人行走功能的核心部分。
生物仿生学的新成果
生物仿生学的新成果随着科学技术的不断进步，生物仿生学这门学科也越来越受到人们的关注。
生物仿生学是通过研究生物体的结构、功能、行为，从而获得对生命系统科学的认识，并将这些原理应用于技术领域的学科。
生物仿生学可以让人们从生物世界中汲取灵感，创造出更加智能、高效的人工系统和材料。
本文将介绍一些生物仿生学的新成果。
1. 鸟类飞行理论人类一直梦想能像鸟一样在天空中自由翱翔。
现代飞机的飞行原理基于空气动力学和机械学的知识，但是，它们的速度和飞行高度都无法与自然界中的鸟类匹敌。
因此，科学家一直在研究鸟类的飞行原理，以便开发更加灵活、高效的人工飞行器。
目前，科学家们已经发现，鸟类在飞行时采用的是一种被称为“动态滑翔”的技术。
这种技术可以将能量转化为速度和高度，从而让鸟类能够在空气中自由翱翔。
科学家们已经将这种技术应用于无人机的设计中，创造出了一些能够在空气中长时间停留的无人机。
2. 耳朵中的毛细胞人的耳朵中有许多小型毛细胞，它们可以将声音转化为电信号，从而让我们能够听到声音。
科学家们已经发现，这些毛细胞结构非常精密，可以有效地捕捉声音波，从而让我们能够听到非常细微的声音。
基于这种结构，科学家们已经创造了一种被称为“表面声波传感器”的技术。
这种技术可以用于检测许多物理现象，包括压力、振动和温度。
它可以应用于医学、工业和安防等领域。
3. 蚂蚁行为蚂蚁是一种非常智能的昆虫，它们能够通过集体智慧解决许多问题。
例如，蚂蚁可以通过释放一种化学物质来留下路径，在后续的行动中，它们会选择跟随留下路径的蚂蚁。
基于这种行为，科学家们已经创造了一种被称为“蚁群算法”的技术。
这种技术可以用于优化许多问题，包括流量优化、路径规划和机器学习等。
4. 鱼类游泳鱼类的游泳方式非常独特，它们能够在水中迅速移动并远距离游泳。
科学家们已经分析了鱼的身体结构和游泳方式，并开发了许多仿鱼机器人。
这些仿鱼机器人可以用于水下探测、水下修理和水下数据采集等任务。
仿生学中的新进展及未来展望
仿生学中的新进展及未来展望随着科学技术的发展，仿生学作为一项新兴的科学领域，正在不断探索并对人类的未来产生了巨大影响。
仿生学，指的是通过模拟自然界的生物结构和行为特点，实现对新材料、新技术和新产品的研究与设计。
今天，我们将着重讨论仿生学领域中的新进展及未来展望。
一、仿生材料仿生材料是仿生学领域的重要研究方向之一。
按照应用领域的不同，仿生材料可分为仿生结构材料、仿生智能材料、仿生自修复材料等。
仿生结构材料是仿生学领域中具有广泛应用的一类材料，其设计原理基于生物结构的特性，其生物结构越相似，其效应越好。
在仿生结构材料中，蜂巢材料是一种热门研究领域。
蜂巢材料以其高度的透气性、耐磨性、高强度、低密度等特性，在航空、汽车制造、建筑结构等领域应用广泛。
仿生智能材料也是目前仿生学领域中的热门研究方向。
这类材料以仿生学为设计基础，利用智能和感知技术，模拟生物体感受和反应过程，实现与环境的智能互动作用。
典型的例子是翼龙仿生飞机，它采用羽翼的形状、膜片的牵拉和控制，实现了高效的飞行动力和灵活的控制功能，具有广泛的应用价值。
二、仿生机器人仿生机器人是仿生学领域中研究的另一方向。
这种机器人可以模拟生物的外形、结构和运动方式，实现与环境的智能互动作用，并在工业、医疗、教育等领域产生广泛的应用价值。
在仿生机器人领域，蜘蛛机器人是一个备受瞩目的例子。
蜘蛛机器人形似八脚爬行的蜘蛛，可以在不同环境下自主行进，具有很强的适应能力和环境感知能力。
此外，仿生机器人也被应用于医疗领域，其中典型的例子是仿生手臂。
仿生手臂采用特殊的材料制成，可以像人类手臂一样灵活地移动，能够帮助残障人士进行日常生活自理。
三、仿生设计仿生学领域中最为重要的应用之一就是仿生设计。
仿生设计以模仿生物结构、运动方式、生态环境等为设计基础，将仿生学原理应用于产品、建筑等产品的设计和开发中，实现优化产品性能和降低产品成本。
在仿生设计领域中，鸟窝房就是一个非常有代表性的案例。
仿生机器人研究的最新进展
仿生机器人研究的最新进展随着科学技术的不断进步，人们对于机器人的需求也在不断的增加。
特别是在制造业中，机器人已经取代了很多老旧的工厂设备，成为了一个必不可少的助手。
而仿生机器人的出现更是为机器人领域带来了新的革命性突破。
仿生机器人是一种模仿生物特征和结构的人造机器人。
它们能够体现许多动物的生物机能，如人眼的眼球移动、青蛙和虫子的跳跃、鸟类的飞行以及人类的能力等等。
仿生机器人的最新进展主要集中在以下四个方面。
第一，动物型仿生机器人的进展。
动物型仿生机器人是目前研究的最为成功的一种仿生机器人。
随着研究的不断深入，科学家们已经成功模仿了很多动物的运动和特征。
比如，研究人员成功研制出仿生水母机器人，可以在水中自由运动；仿生鱼机器人的设计也已经相当成熟，它能够在水中高速移动，并且可以准确地转向、停止和加速等等。
第二，人型仿生机器人的研制。
人型仿生机器人是仿生机器人研究的一个新的热点。
这种机器人通常具有人类的外形，有着非常高的灵活性和智能性。
目前，科学家们已经成功地研制出了手臂、腿和头部等部位的仿生机器人，并且许多研究机构正在研制出全身像人类的仿生机器人，这些机器人可以实现人体的各种运动动作，甚至可以进行一些复杂的操作。
第三，智能控制系统的开发。
仿生机器人的智能控制系统是其最为核心的部分。
因此，智能控制系统的开发是科学家们一直追求的目标。
目前，深度学习、神经网络和智能算法等技术的快速发展，为智能控制系统的开发提供了很多的灵感。
未来，智能控制系统的自我学习和自我改进能力将会变得越来越强，为仿生机器人的运用带来更大的可能性。
第四，仿生机器人的实际应用。
随着仿生机器人技术的逐步成熟和成果的不断推出，它们的实际应用也变得越来越广泛。
目前，仿生机器人在医疗、军事、探险等领域的应用越来越多，比如，可以制作一种仿生机器人手术机器人，可以帮助医生更精确地进行手术；还可以制作一些仿生机器人探测器，用于探测一些地下洞穴或者地底火山等等。
仿生材料学研究进展
仿生材料学研究进展一、本文概述随着科学技术的飞速发展，仿生材料学作为一个新兴的交叉学科领域，正逐渐展现出其独特的魅力和广阔的应用前景。
仿生材料学，顾名思义，是以生物体为灵感和参照，通过模仿生物体的结构、功能和特性，设计和制造出具有类似或超越天然材料性能的新型人工材料。
本文旨在全面概述仿生材料学的研究进展，探讨其发展趋势，并展望未来的应用前景。
本文将首先介绍仿生材料学的基本概念和研究范畴，阐述其与传统材料科学的区别与联系。
接着，重点综述仿生材料在结构仿生、功能仿生以及智能仿生等方面的最新研究成果和突破。
本文还将关注仿生材料在环境适应性、生物相容性以及可持续性等方面的性能优化与提升。
本文将展望仿生材料学的未来发展方向，探讨其在航空航天、生物医学、环境保护等领域的应用潜力。
通过本文的阐述，旨在为读者提供一个全面而深入的了解仿生材料学研究进展的平台，以期推动仿生材料学领域的进一步发展，为人类的科技进步和社会发展贡献力量。
二、仿生材料学的基本原理仿生材料学，作为一门新兴的交叉学科，致力于模仿和复制自然界生物材料的独特结构和功能，从而创造出具有优异性能的新型人工材料。
其基本原理主要源于对生物材料多尺度结构和功能的深入理解和模拟。
在生物界，生物材料以其独特的多级结构和功能一体化特性，如自修复、自适应、高强度和高韧性等，展示了令人惊叹的性能。
这些特性往往来源于生物材料在微观尺度上的复杂结构，如分子链的排列、纳米纤维的取向、微观孔洞的分布等。
仿生材料学的基本原理就在于模拟这些生物材料的微观结构和功能，从而创造出具有相似性能的人工材料。
为了实现这一目标，仿生材料学综合运用了材料科学、生物学、物理学、化学等多个学科的知识和技术。
例如，通过模拟生物材料中的分子链结构，可以设计出具有优异力学性能的聚合物材料；通过模仿生物材料中的纳米结构，可以制备出具有高强度和高韧性的纳米复合材料；通过模拟生物材料中的微观孔洞结构，可以研发出具有优异隔热和隔音性能的多孔材料。
机械设计中的仿生设计如何实现创新
机械设计中的仿生设计如何实现创新在机械设计领域，仿生设计正逐渐成为创新的重要源泉。
仿生设计是模仿自然界生物的形态、结构、功能和行为等特征，将其应用于机械产品的设计中，以实现更高效、更智能、更环保的设计目标。
那么，如何在机械设计中实现仿生设计的创新呢？首先，深入研究生物系统是实现创新的基础。
自然界中的生物经过漫长的进化，形成了各种精妙的结构和功能。
例如，鸟类的翅膀结构轻巧而坚固，为飞行器的机翼设计提供了灵感；蚂蚁能够高效地搬运重物，其身体结构和行走方式启发了机器人的设计。
设计师需要对生物的形态、生理特性、运动方式等进行详细的观察和分析，了解其背后的原理和机制。
在研究生物系统时，不能仅仅停留在表面的形态模仿，而要深入探究其内在的功能和适应环境的策略。
比如，研究鱼类在水中的游动方式，不仅要关注其身体的外形，还要分析其鳍的运动规律、肌肉的收缩方式以及水流对其的影响。
通过这种深入的研究，才能真正理解生物系统的优势，并将其转化为机械设计中的创新点。
其次，跨学科的知识融合是实现创新的关键。
仿生设计涉及生物学、力学、材料科学、控制工程等多个学科领域。
设计师需要具备广泛的知识储备，能够将不同学科的知识有机地结合起来。
例如，在设计一款新型的减震装置时，可以借鉴袋鼠腿部的弹性结构和肌肉的缓冲机制。
这就需要材料科学家提供合适的弹性材料，力学专家分析力学性能，控制工程师设计相应的控制系统，以实现减震效果的优化。
只有通过跨学科的团队合作和知识融合，才能充分发挥仿生设计的潜力，实现真正的创新。
再者，创新的思维方式和设计方法也是必不可少的。
传统的机械设计方法往往遵循一定的规范和流程，而仿生设计则需要打破这种常规，以更加灵活和开放的思维方式来探索新的可能性。
设计师可以运用逆向思维，从生物系统的功能出发，反推其可能的结构和工作原理。
比如，思考如何让机械手臂像人类手臂一样灵活自如，而不是从现有的机械手臂结构去改进。
还可以采用类比思维，将不同生物的特性进行类比和迁移。
生物学的前沿领域生物模拟与仿生设计
生物学的前沿领域生物模拟与仿生设计生物学作为一门探索生命的科学，不仅仅局限于对生物体结构和功能的研究，还涉及到对生物体行为和适应能力的理解。
在这个领域中，生物模拟和仿生设计成为了热门话题。
通过模拟生物体的特点和行为，人们希望能够提取其优势，并将其应用到工程和技术中，以实现更高效、更灵活的解决方案。
一、生物模拟的基础原理生物模拟的基础原理是基于对生物体结构和功能的科学理解。
生物对象的研究可以从细胞水平到整个生物群体，从微观到宏观。
通过对生物对象的分析和建模，科学家们可以深入了解其内部机制和行为规律。
1. 细胞水平的模拟细胞是生物体最基本的单位，具有复杂的结构和功能。
通过模拟细胞的结构和功能，可以更好地理解细胞的内部过程，如代谢、分裂和信号传递等。
这为进一步研究细胞组织和器官提供了基础。
2. 生物群体的模拟生物群体的模拟在生态学和种群生物学中起着重要作用。
通过模拟群体中个体之间的相互作用和适应机制，可以预测种群的动态变化、生态系统的稳定性以及环境对生物群体的影响。
二、生物模拟的应用领域生物模拟在各个领域都有广泛的应用。
以下是其中几个重要的领域：1. 医学仿真与治疗生物模拟可用于医学仿真和治疗方面。
例如，通过建立人体器官的三维模型，可以帮助医生进行手术模拟和实验，提前规划手术方案。
此外，仿生设计还可以应用于生物医学工程领域，设计和制造具有特定功能的人工器官和组织。
2. 生物材料和纳米技术生物模拟在生物材料和纳米技术方面也发挥着重要作用。
通过模拟生物体内各种组织和器官的结构和功能，可以帮助科学家设计和制造具有特殊功能的生物材料，如支持组织再生的生物支架和具有自动修复能力的材料。
此外，仿生设计也可以应用于纳米技术，如设计纳米机器人用于药物输送和医学诊断。
3. 生物机器人和智能系统生物模拟在生物机器人和智能系统方面有着广泛的应用。
通过模拟生物体的运动机制和感知能力，可以帮助科学家设计和制造具有灵活性和适应性的机器人和智能系统。
现代机械设计中的仿生结构应用研究
现代机械设计中的仿生结构应用研究
现代机械设计中的仿生结构应用研究涉及到对生物体结构的研究和模仿，以创造出与之类似的机械结构。
以下是仿生结构在现代机械设计中的应用研究的一些方面：
1. 仿生机械臂：仿照生物体的骨骼和肌肉结构，可以设计出具有高强度、高灵活性和高精度的仿生机械臂。
这些机械臂在工业制造、医疗、军事等领域有着广泛的应用。
2. 仿生机器人：通过对生物体的运动方式和神经系统进行模仿，可以设计出具有自主运动能力的仿生机器人。
这些机器人可以在复杂的环境中执行任务，如搜索、救援、探测等。
3. 仿生传感器：生物体的感觉器官具有高度的敏感性和适应性，通过模仿这些感觉器官的结构和功能，可以设计出具有高精度和高稳定性的仿生传感器。
这些传感器在测量、控制、监测等领域有着广泛的应用。
4. 仿生材料：生物体的骨骼、牙齿、皮肤等组织具有优异的力学性能和耐腐蚀性，通过模仿这些组织的结构和组成，可以开发出具有优异性能的仿生材料。
这些材料在航空航天、汽车、建筑等领域有着广泛的应用。
5. 仿生结构优化：通过对生物体的结构和运动方式进行分析和研究，可以对机械结构进行优化设计，提高其性能和效率。
例如，通过对鸟类的飞行方式和翅膀结构进行研究，可以对飞行器的设计和制造进行
优化，提高其飞行效率和稳定性。
总之，仿生结构在现代机械设计中有着广泛的应用前景，通过对生物体的结构和运动方式进行模仿和创新，可以设计出更加高效、稳定、灵活的机械结构和产品。
仿生结构与材料的研究现状与展望
仿生结构与材料的研究现状与展望未来，仿生结构与材料是科技领域一个热门话题。
它的原理是借鉴自然界的生物体构造，结构和功能，从而实现技术和材料更高效，更环保和更节约。
仿生科学的应用领域广泛，包括建筑材料、医用材料、空气动力学等等。
在这篇文章中，我们将探讨仿生结构与材料的研究现状与展望，探讨这一领域的前沿动态和热门技术。
1. 仿生学的发展现状和趋势自然界中，生命体的复杂构造和功能一直是人类探索的目标。
仿生学的萌芽可以追溯到早期的发明，如人造蜘蛛网和降落伞。
随着科技的进步和研究的深入，仿生学已经成为一个交叉学科，包括物理学，化学，生物学和工程学等。
仿生学的目标是通过模仿自然体的结构和功能，建造更有效的工程建筑和机器人系统，从而改善生活质量。
与传统设计相比，仿生设计更加注重发现和应用自然界中的规律和适应性机制。
仿生设计师通过研究鸟类和昆虫的翅膀，对建筑物进行改良，使其更加经济，更节约能源。
仿生设计在医用材料、纺织品和环境控制系统等领域应用广泛。
从发展趋势来看，自然界中生物材料和机体结构的仿生特性将成为材料科学和技术领域创新的基石。
2. 仿生结构在建筑领域的应用建筑业是一个充满创新和发展机会的行业。
与传统材料相比，仿生结构具有更好的适应性和更高效的能源利用。
通过研究蜂巢状金属泡沫材料，人们已经可以生产出更加稳定和高效的建筑材料。
仿生材料在环境控制，保温和节能方面也具有更高的灵活性和高度的定制性。
传统建筑行业中也可以应用仿生技术。
例如，室内设计可以借鉴自然花卉的生长方式，从而设计出更加空气净化、氧气增加和减轻湿度的室内环境。
此外，仿生玻璃技术可以改善室内能源的利用效率，增加可用的自然光照。
3. 仿生材料在医疗领域的应用仿生材料在骨科、神经科学、皮肤修复和器官移植方面已经得到了广泛的应用。
这一新技术的优点是它可以更好地适应生物医学系统，并提高其功能性和适应性。
与常规材料相比，仿生材料具有更高的组织相容性和更好的营养支持，因为它们更接近天然材料。
基于动态结构的仿生设计新进展
９
文章编号：１００６—１３５５（２００７）０３—０００９—０３
基于动态结构的仿生设计新进展
胡 溧，黄其柏，周明刚，王 勇，袁骥轩
（华中科技大学机械科学与工程学院，武汉４３００７４）
摘要：从静态到动态，从宏观到微观，动态结构的仿生不断从生物界获得灵感。重点介绍生物体动态结构的
仿生在仿生推进、仿生减阻、仿生减振和仿生系统四方面的新进展，指出动态结构仿生的发展趋势，强调多学科协
收稿日期：２００６－０９一１５ 作者简介：闰Ｊ溧（１９７７一），男，湖北武汉人，心ｌ：御『究牛，研究力‘向 噪Ｊ·Ｉ·．－‘Ｊ振动控制。
万方数据
２仿生推进结构设计
２．１空气推进结构设计 空气推进主要研究鸟类、昆虫等生物形成拍翼
运动或波状摆动的高效低耗原理。随着飞行器尺寸 的减小，雷诺数显著降低，因而采用固定翼将使飞行 性能恶化，如承载力较低，所需功率较大。而昆虫翅 是夭然的机翼，模拟昆虫翅的仿生扑翼微飞行器，成 为重要的研究方向。
设计是在人类社会高度文明的发展过程中，伴 随着大工业生产而产生的。仿生设计则是近几十年 来随着社会的发展、科学的进步、人类生活水平的提 高，发展起来的一门新兴的学科。
１仿生学与结构仿生
仿生学是近几十年来发展起来的属于生物学与 技术科学之间的一门边缘学科。最早是在１９６０年－ 由美国人斯蒂尔取自拉丁文“ｂｉｏｓ”和词尾“ｎｉｃ”合 成的，他认为仿生学是研究模仿生物系统方式，或是 以具有生物系统特征的方式，或是以类似于生物系 统方式的系统科学¨Ｊ。
ｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉ．ＳＨｂｊｅｃｔ ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｂｉｏｎｉｃｓ ｔｈｅｏｒｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ．
仿生学在机械工程中的应用
仿生学在机械工程中的应用摘要：介绍了仿生学的基本原理，并以机器人仿生学的发展说明了其在机械领域内的应用和前景。
关键词：仿生学；功能仿生；结构仿生；外形仿生1.前言仿生学是研究生物系统的结构、功能、能量转换、信息控制等特征。
并将研究结果应用于技术系统，以改善现有的技术工程设备，创造新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等的科学。
它是一门属于生物科学与技术科学交叉的边缘科学，其任务是将生物系统的优异能力及产生的功能原理和作用机理作为生物模型进行系统研究，再运用于新技术设备的设计与制造，或者使人造技术系统具有类似生物系统的特征。
仿生学这一名词自l960年在美国召开的第一届仿生学会议上诞生以米，至今不过40多年，可是，人类模仿生物来创建工具，却有很长的历史。
例如：模仿落叶浮水漂流刨造了船；通过观察鸟类的飞翔造就了飞机；根据苍蝇的眼睛结构制造了照相机；利用蝙蝠创造了雷达；模仿鲸鱼制造出了潜水艇等等。
仿生设计是研究和探讨生物机制，仿照生物设计制造新产品。
自从1960年以来，仿生设计已广泛应用于传感器、新材料等领域，目前国内外对仿生机械设计的研究也取得了很大进展。
2.仿生学原理2.1功能仿生功能仿生的目的是使人造的机械具有或能够部分实现高级动物丰富的功能，如思维、感知、运动、操作等，这在智能机器人的研究中具有重大意义。
生物体经过千百万年的演化和自然淘汰，已经形成了复杂而完备的系统，不论哪一种生物的结构和机能，一般说来都十分精巧、协调、合理和高效。
作为高等动物的人，具有高度的运动灵活性。
人的四肢是由骨骼、肌肉、关节以及韧带组成的多关节弹性结构，这种结构确保人体能够灵活运动，完成复杂动作。
对人体的仿生以及拟人机器人的研究是仿生机器人领城的最高目标。
另外，人的独特的思维功能也是仿生设计所模仿的原型。
2.2结构仿生结构仿生设计不仅仅研究力学结构，还包括物质宏观和微观的组织原则。
通过研究生物整体或部分的构造组织方式发现其中与产品的潜在相似性进而对其模仿，以创造新的形象或解决新的问题。
仿生学最新应用
仿生学最新应用引言仿生学，或称为生物拟态学，是一门研究自然界中生物体结构、功能、行为等特性，并将这些特性应用于人类工程、设计和技术中的科学。
近年来，随着科技的迅速发展，仿生学的应用越来越广泛，从航空航天到医学领域，再到日常消费品的设计，仿生学正以前所未有的速度影响着我们的生活。
1. 航空航天领域的突破在航空航天领域，仿生学的应用已经取得了显著的成果。
例如，模仿鸟类飞行的动态和蝙蝠的回声定位系统，科学家们设计出了更加高效、灵活的无人机。
这些无人机能够在复杂的环境下进行精确的导航和定位，大大提高了搜索救援和环境监测的效率。
2. 医学与健康领域的革新在医学和健康领域，仿生学同样展现出了巨大的潜力。
研究人员通过模仿鲨鱼皮肤的结构，开发出了具有抗菌性能的新型材料，这些材料被用于医疗器械的涂层，有效降低了医院感染的风险。
此外，基于蜘蛛丝的高强度和高弹性特性，科学家们正在开发新型的生物可降解缝合线和组织工程支架。
3. 可持续能源的解决方案面对全球能源危机，仿生学提供了一些创新的解决方案。
例如，模仿植物叶绿体的光合作用过程，科学家们正在尝试开发更高效的太阳能板。
同时，通过模拟鱼鳍的运动，研究人员设计出了能够在低流速环境中高效工作的水轮机，这对于小型水电站和微水能发电项目来说是一个重大突破。
4. 建筑设计的新趋势在建筑设计领域，仿生学同样发挥着重要作用。
通过模仿蜂窝的结构和竹子的分节特性，建筑师们设计出了既轻便又坚固的建筑结构。
这些结构不仅能够承受更大的负荷，而且对环境的影响更小，有助于实现绿色建筑的目标。
5. 消费品设计的灵感来源在日常生活中，许多消费品的设计也受到了仿生学的启发。
例如，模仿鲨鱼皮表面的微观结构，运动品牌开发出了减少水阻的泳衣，帮助运动员提高比赛成绩。
此外，基于猫爪缓冲机制的设计，运动鞋品牌推出了新型的减震鞋垫，提高了运动时的舒适度和保护性。
结语仿生学的最新应用展示了自然界的智慧如何被转化为人类社会的创新和进步。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
另外，对动物运动肢体的结构、缓冲机理进行了 分析，建立起其数学模型。通过对模型参数特性的 分析，提出了一种新颖的、应用于工程车辆的仿生阻 尼缓冲悬挂机构。最近Ｗｉｌｓｏｎ Ａ Ｍ等研究了马腿 的纤维减振结构，分析了仿马腿的抗振结构，模拟马 腿微结构设计减震器ⅢＪ。
参考文献：
［１］ 路甬祥．仿生学的意义与发展［Ｊ］．科学中国人，
２００４，１２（０４）：２３—２４． ［２］岑海棠，汪苏，陈五一．结构仿生新进展［Ｊ］．机械设
计，２００３，２０（１１）：１—３．
［３］孙茂，吴江浩．昆虫飞行的高升力机理和能耗［Ｊ］．
北京航空航天大学学报，２００３，２９（１ １）：９７０—９７７．
ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｒｏｍ ｍａｃｒｏ ｔｏ ｍｉｃｒｏ．ｓｃａｌｅ－ｆｒｏｍ ｓｔａｔｉｃ ｔｏ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔａｔｅ。ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｉｏｎｉｃｓ ｏｆ ｌｉｆｅ．
ｆｏｒｍ ｈａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｉｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄｌｙ ｆｒｏｍ ｏｒｇａｎｉｓｍｓ ｆｉｅｌｄ．Ｆｏｕｒ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｎｅｗ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｕｃ．
３仿生减阻结构设计
３．１空气减阻结构设计 随着运动速度的提高对空气动力学的依赖增
强，空气动力性能好坏，决定了运输工具的竞争力及 成败。采用鱼的形态作为车身的方案，这种形态首 先满足了空气动力学对高速运动形体的要求，同时 也具备造型的安定感和优美的视觉印象，设在汽车 前后部位凸起的翼也是依据鱼类生存的本能设计的 空气导流板，在超高速运行中起着一定的平衡作 用一ｊ，如图１，２所示。
４仿生减振结构设计
在许多情况下，机械振动被认为是消极因素。 超音速飞机高速飞行时，机翼会产生有害的振动，有 时甚至会折断机翼。设计者为此绞尽脑汁，最后终 于在机翼前缘的远端设置了一个加强装置才有效地 解决了这一难题。其仿生对象竟然是一只小小的蜻 蜓。通过研究发现，在蜻蜓翅膀末端前缘上有一较 厚的翅痣区，正是这较厚的翅痣区，承受着蜻蜓翅膀 高频率的振动¨“。
图１仿生车原型鱼
图２仿生车
３．２水流减阻结构设计 水的阻力是影响舰船航速的主要因素，减小阻
力，就能有效提高航速。因此，在设计水中航行的工 具时，经常需要考虑最佳外形。因此，通过研究某些 水生物的运动可以得到一些值得借鉴的知识。海豚 具有高效率的推进机制和很好的外形。２０世纪６０ 年代初期，Ｋｒａｍｅｒ仿造出一种“人造海豚皮”，与同 体型、同尺寸光洁硬壳模型相比，最大减阻率达 ５０％。鲸类也有很好的流线型体型，日本已使巨大 的远洋货轮具有鲸类形状¨ｏ，１１ Ｊ。
基于动态的仿生设计新进展
９
文章编号：１００６—１３５５（２００７）０３—０００９—０３
基于动态结构的仿生设计新进展
胡 溧，黄其柏，周明刚，王 勇，袁骥轩
（华中科技大学机械科学与工程学院，武汉４３００７４）
摘要：从静态到动态，从宏观到微观，动态结构的仿生不断从生物界获得灵感。重点介绍生物体动态结构的
仿生在仿生推进、仿生减阻、仿生减振和仿生系统四方面的新进展，指出动态结构仿生的发展趋势，强调多学科协
一Ｄ Ｗａｖｉｎｇ Ｐｌａｔｅ［Ｊ］．Ｊ Ｆｌｕｉｄ Ｍｅｃｋ．，１９９１，２３２：３４１
—３５５．
［７］ 成巍，苏玉民，秦再白．一种仿生水下机器人的研究
进展［Ｊ］．船舶工程，２００４，２６（１）：５—８． ［８］谢海斌，沈林成，胡天江．“尼罗河魔鬼”柔性长鳍运
动曲面建模与仿真［Ｊ］．国防科技大学学报，２００５，２７ （５）：６２—６４．
收稿日期：２００６－０９一１５ 作者简介：闰Ｊ溧（１９７７一），男，湖北武汉人，心ｌ：御『究牛，研究力‘向 噪Ｊ·Ｉ·．－‘Ｊ振动控制。
万方数据
２仿生推进结构设计
２．１空气推进结构设计 空气推进主要研究鸟类、昆虫等生物形成拍翼
运动或波状摆动的高效低耗原理。随着飞行器尺寸 的减小，雷诺数显著降低，因而采用固定翼将使飞行 性能恶化，如承载力较低，所需功率较大。而昆虫翅 是夭然的机翼，模拟昆虫翅的仿生扑翼微飞行器，成 为重要的研究方向。
ｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｍｕｌｔｉ．ＳＨｂｊｅｃｔ ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｂｉｏｎｉｃｓ ｔｈｅｏｒｙ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｗａｖｅ；ｄｙｎａｍｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｂｉｏｎｉｃｓ；ｄａｍｐｉｎｇ；ｓｙｓｔｅｍ
童秉纲院士等人发表了模拟鱼类巡游的三维波 动板理论，被国际同行广为引用。通过对鱼类摆动 推进的观测、实验和分析研究，从仿生学、运动学和 涡动力学等方面综合研究了鱼类游动的机理。北航 正在研制的机器鱼和哈尔滨工程大学研制的特种水 下机器人都有显著进展Ｈ－。
２００７年６月
噪声与振动控制
第３期
而在对另外一种鱼类游动模式的研究中，以 “尼罗河魔鬼”柔性长背鳍的波动运动为研究对象， 建立描述其波动运动时动态曲面的数学模型，并对 仿生对象鱼体码柔性长鳍动态曲面进行仿真计算， 通过与试验观测获得的照片进行对比，表明该模型 通过合理设置各种参数，能够较好地描述柔性长鳍 的波动运动¨１。
设计是在人类社会高度文明的发展过程中，伴 随着大工业生产而产生的。仿生设计则是近几十年 来随着社会的发展、科学的进步、人类生活水平的提 高，发展起来的一门新兴的学科。
１仿生学与结构仿生
仿生学是近几十年来发展起来的属于生物学与 技术科学之间的一门边缘学科。最早是在１９６０年－ 由美国人斯蒂尔取自拉丁文“ｂｉｏｓ”和词尾“ｎｉｃ”合 成的，他认为仿生学是研究模仿生物系统方式，或是 以具有生物系统特征的方式，或是以类似于生物系 统方式的系统科学¨Ｊ。
作和仿生理论研究的重要性。
关键词：振动与波；动态结构；仿生；减振；系统
中图分类号：０３２７
文献标识码：Ａ
Ｎｅｗ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｎ Ｂｉｏｎｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＨＵ Ｌｉ，ＨＵＡＮＧ Ｑｉ—ｂａｉ，ＺＨＯＵ Ｍபைடு நூலகம்ｎｇ－ｇａｎｇ，ＷＡＮＧ ｙ０增，ＹＵＡＮ Ｊｉ－ｘｕａｎ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ
Ｆｒｅｄ Ｄｅｌｃｏｍｙｎ的六腿机器人模仿了一种美国 蟑螂，因为它有超乎寻常的速度和敏捷，以及其广为 人知的生理结构。与轮式运动结构相比，有腿的结 构更能适应复杂的地形，如图３所示。Ｄｏｍｉｎｉｅｋ Ｒｅｙｎａｅｒｔｓ等人模仿尺蝇制作了可以用于胃肠道检 查的机器人多节的组合可以使其灵活地变换运动方 向㈨。
仿生机器蟹样机的研制是针对恶劣环境下作业 需求提出的，建立了一个对复杂地形高度适应、性能 可靠、体积小巧，并具有两栖环境下活动能力的小型 步行机器人平台。它可以充当侦察设备、武器系统 和通信系统的载体，完成普通士兵无法完成的复杂 地形中的多种任务怛２｜。
图３六腿机器人
图４仿生手指 ５．２仿生肢体
一种能感知接触和滑动、且由肌电信号控制的 高仿生能力电动假手被研制出来。触滑觉组合传感 器以压电材料ＰＶＤＦ为敏感体，安装于仿生电动假 手的手指上，具有良好的动态触、滑传感能力，同时， 假手佩戴者通过皮肤刺激器获得人工触滑感觉，如 图４所示心３｜。新型的气动弯曲关节也被提出来了
人体下肢也具有缓冲、节能等特点，是一种高效 的步行机构。马建旭、吴昌林等模仿人体下肢设计 了关节式弹性步行机构¨８，１９ Ｊ。
基于动态的仿生设计新进展
５仿生系统
５．１机器人 机器人是指能模仿人的部分功能的机器，是整
体仿生的集中体现。机器人己被广泛应用于工农 业、太空、海洋、医疗、服务等领域，尤其是近年来快 速发展的微型机器人，模仿昆虫、蛇类等生物的外形 和特征，具有体积小、隐蔽性强等优点，在军事、医学 等领域日益受到重视旧０｜。
近年来北航孙茂教授在昆虫拍翼运动的数值研 究上取得有国际影响的重要进展旧’４ｊ。清华大学曾 理江教授在昆虫飞行光测方面发表了大量研究成
剁引。
２．２水推进结构设计
水推进中的摆动推进是水生动物经过漫长的进 化选择所形成的主要推进方式。在几乎整个雷诺数 谱域内都很有效。摆动推进具有低能耗、高效率、良 好的机动性和低噪声等优点∞Ｊ。
［４］
Ｓｕｎ Ｍａｏ，Ｄｕ Ｇ．Ｌｉｆｔ ａｄ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｈｏｖｅ－
ｒｉｎｇ Ｉｎｓｅｃｔｓ Ｆｌｉｇｈｔ，Ａｃｔａ Ｍｅｃｈａｎｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ［Ｊ］，２００３， １９（５）：４５８—４６９．
［５］蔡志坚，曾理江．昆虫运动的跟踪技术［Ｊ］．光学技
［６］
术，２００２，２８（３）：２１７—２１９． Ｃｈｅｎｇ Ｊ，Ｚｈｕａｎｇ Ｌ Ｘ，Ｔｏｎｇ Ｂ Ｇ．Ａａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｗｉｍｉｎｇ ３
结构仿生以工程力学原理为基础，研究生物体 不同的状态（动态和静态）和不同结构层次（宏观和 微观）的形态以获得灵感，进而对材料、结构、系统 进行仿生模拟，提高工程结构效率。结构仿生涉及 结构设计、控制科学、动力学、生物学、材料科学和系 统工程等工程科学，属于跨学科研究领域怛Ｊ。
着重介绍动态结构的仿生在仿生推进、仿生减 阻、仿生减振和仿生系统四方面的新进展，通过分析 动态结构仿生的研究现状，展望动态结构仿生的未 来发展方向。
ｔｕｒａｌ ｂｉｏｎｉｃｓ
ｉｎ
ｔｈｅ
ｓｔｕｄｙ
ｏｆ ｂｉｏｎｉｃ
ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ，ｂｉｏｎｉｃ
ｒｅｄｕｃｉｎｇ
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｂｉｏｎｉｃ ｌ