仿生学导论论文

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仿生学从生物体中汲取灵感为技术创新提供基础

仿生学从生物体中汲取灵感为技术创新提供基础

仿生学从生物体中汲取灵感为技术创新提供基础概述:随着科技的不断发展,仿生学越来越受到人们的关注。

仿生学是一门研究如何借鉴生物体的结构、功能和能力,从而为技术创新提供基础的学科。

通过观察和模仿自然界中的生物体,科学家们可以发现许多创新和适应性的解决方案。

本篇文章将深入探讨仿生学是如何从生物体中汲取灵感,并如何将其应用于技术创新中。

第一部分:仿生学的起源和基本原理仿生学起源于对生物体的好奇心和探索。

科学家们意识到,生物体通过长时间的自然选择和进化,演化出了许多卓越的适应性和功能。

仿生学的基本原理是模仿这些自然的设计,以达到类似的效果。

生物体的结构和功能是仿生技术创新的主要依据。

例如,蜘蛛丝的坚固性和适应性启发了制造更强韧材料的研究;鸟类的飞行机制激发了人造飞行器的设计;鲨鱼的皮肤表面启发了防污涂层的开发。

通过深入研究生物体的结构和功能,科学家们可以从中获得许多创新灵感,并将其应用于技术领域。

第二部分:仿生学在技术领域的应用仿生学在许多技术领域都发挥了重要作用,为人类创造了许多令人惊叹的创新。

以下是一些值得关注的领域。

1. 材料科学:仿生学为材料科学带来了许多突破性的发展。

例如,通过模仿莲花叶子的微纳结构,科学家们成功开发出了自清洁的涂层,可以应用于建筑、汽车等领域。

仿生学还激发了钢铁、陶瓷等材料的制造技术的改进。

2. 机器人技术:生物体中的某些特征和能力激发了机器人技术的发展。

例如,仿生机器人蜻蜓可以模拟蜻蜓的飞行机制,具备更高的机动性和稳定性;仿生机器人鱼可以模拟鱼类的游泳方式,具备更好的灵活性和操控性。

这些仿生机器人在医疗、救援和勘探等领域具有广阔的应用前景。

3. 建筑设计:仿生学为建筑设计提供了新的思路和解决方案。

通过模仿树木的自组织生长结构,科学家们设计出了可以自动修复裂纹的混凝土。

仿生学还启发了建筑物的通风系统设计以及节能材料的开发。

4. 医学领域:仿生学在医学领域的应用也引人瞩目。

生物体的器官和组织特性为人工器官和组织工程提供了理论和实践基础。

仿生学论文

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我的仿生梦想学号:20111702 姓名:上官小文通过这一个学期的学习,从以前对于仿生学的空白到有了一点认识,从而感觉到了仿生是一门非常高深而且对于人类或者是大自然都是很有用的科学。

在未来的科学创造中,仿生是很有必要的,因为大自然经过几十亿年的筛选,绝对是没有错的,留下来的都是对于能量或者是其他都是利用率特别高的,适者生存,不适者淘汰,那是自古以来的生存法则,也是我们需要仿生的重要理由之一,向大自然学习,努力把现代科技与自然给我们的绝妙灵感结合起来,就可以达到非常理想的效果了。

有限的学习时间里,了解到了现在向大自然学习所创造出来的一些特别奇妙的东西。

比如说对于荷叶的仿生,所创造出来的不会轻易被污染的墙面材料,用于高层建筑上的话,每年所省下来的用于清理墙面上的污垢的费用,就是一笔非常可观的数字,如果用于其他方面的话,那是可以产生很客观的效益的,进而促进了社会的进步,虽然当时成本会有一点高,但是在长远利益看起来,那就小的几乎可以忽略了;还有就是我们都是熟知的,对于蜻蜓的仿生,于是稳定性能比较高的飞机产生了,这都是仿生非常成功的例子,而且对我们人类的帮助是非常大的,使交通变得更加便捷,间接的提高了人们的办事效率。

还有关于军事的,蝴蝶的颜色五彩斑斓、各式各样。

像重月纹凤蝶,褐脉金斑蝶等,尤其是萤光翼凤蝶,它后面的翅膀在阳光的照耀下时而金黄,时而翠绿,有时还由紫变蓝。

科学家通过对蝴蝶颜色的研究,为军事防御带来了极大的利益。

在二战期间,德军包围了列宁格勒,企图用轰炸机摧毁他的军事目标和其他防御设施。

苏联昆虫学家施万维奇根据当时人们对伪装缺乏认识的情况,提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理,在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。

因此,尽管德军费尽心机,但列宁格勒的军事基地仍安然无恙。

后来,根据同样的原理,人们还生产出了迷彩服,大大减少了战斗中的伤亡。

这些都是前人们经过不断地思考,无数次的实验,才得到了这些奇妙的仿生作品,大大的造福了人类,但是我们不能够只是往后看,我们需要不断地向前看,向这些仿生高手看齐,努力地去研究自然界的各种生物,争取达到相关的启示或者是灵感,设计创造出更加实用,能够解决当前实际问题的作品出来,对于当前首要解决的问题,究其根本,就是能源问题,一切的国际或者是地方性的争端,都是由于能源问题引发的,为了争夺相应的资源,而果断的发动战争,已经是屡见不鲜了,所以,当前的最重要的是就是发明能够高效的利用能源的物体,大自然中的植物经过了几十亿年的发展,利用率不高的早就淘汰了,剩下的必然是有其独特的获取能量的方式,发明这些肯定需要到大自然去寻找灵感,2008年8月Angewandte Chemie杂志报道了澳大利亚莫纳什大学的利昂·斯皮西亚、罗宾·布里姆布来可比和安妮特·可罗,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)的格哈德·斯伟格斯和美国普林斯顿大学的查尔斯·迪斯莫克斯共同开发了由一层涂层和维持植物光合作用的基本化学物质——锰组成的系统。

仿生学导论论文

仿生学导论论文

五种新型仿生学设计一、类鲨鱼腮型百叶窗在高层建筑通风上的应用随着科技的发展,人们物质生活水平和精神文明程度的提高,对建筑装饰、环境艺术的要求越来越高。

建筑不再是单纯的砌墙物体,而是艺术与建筑物的结合。

现代建筑装饰不仅对新建筑要求造型美观,功能齐全,对旧的建筑也要求通过装饰后,旧貌变新颜,这就给从事建筑装饰行业的人们带来了新的压力,同时也带来新的生机。

在进行外墙装饰工程时,针对如何解决建筑外墙上不协调的排风洞口,不美观的大小风机等问题,我们可以设计鲨鱼腮型百叶窗,将其巧妙地运用在外墙装饰中,解决外墙不美观的问题,也同时解决了室外空调风机外露积灰,室外排气扇难看的问题;给业主带来了好的环境,产生了节能效应。

图一:鲨鱼腮大家知道,无论是老建筑,还是新建筑,只要外墙面上有不同规格的空调或换气扇悬挂在上面,上面的灰尘和污垢就会给建筑带来瑕疵。

为了掩饰这些疵点,使用百叶窗是一种比较好的方法,它可以收到一石二鸟的效果。

一方面,美化了建筑物,另一方面,可以更好地保护空调、排气扇等设备。

在百叶窗材料的选取上,可从服从装饰的整体需要出发,使用木制品、塑料制品、铝制品等。

在式样的选取上,有以下几种式样可供参考。

方形百叶窗:在众多的方形吊顶或外墙板块组合中,方形非常协调,在一个大面积的外墙上,有节奏、有艺术性地点缀几个方形点,有时会出现画龙点睛的效果。

长方形百叶窗:多数按大面积布局的模数来分割,如安排恰到好处,有线条美的效果,它在现代建筑中用得最多。

通长条形百叶窗:百叶窗在外墙中形成线条美,有规律性,当窗户开启时,外墙出现了点,加上通长条百叶窗的出现,点线面的相互结合较完美。

方格叶片组合型百叶窗:有纵横叶片形成方格,看上去不以为是百叶窗,而是一个装饰品,效果很好。

圆形百叶窗:出现在圆的系列里协调统一,出现在方形结构中,同样很漂亮。

因为他体现了“方中有圆,圆中有方”,能给建筑带来艺术美。

由于百叶窗的出现,将不同规格的洞口、换气扇、大小室外风机的洞口都隐藏在背后,其功能不受影响,对外部环境又是一种美化。

仿生学理论从自然中汲取灵感创造新科技

仿生学理论从自然中汲取灵感创造新科技

仿生学理论从自然中汲取灵感创造新科技引言:随着科技的不断发展,人类越来越多地发现自然界存在着众多智慧和灵感。

仿生学理论便是从自然中汲取灵感,将其应用于科技创新中的一种方法。

通过对动植物的结构、功能和行为的深入研究,科学家们探索出了许多仿生学原理,并将其应用于各种领域的科技创新中,从而创造出了许多新科技。

本文将通过对仿生学理论的介绍,以及几个具体的仿生学应用实例的分析,展示出仿生学理论从自然中汲取灵感创造新科技的巨大潜力。

第一部分:仿生学理论简介1.1 什么是仿生学理论仿生学是将自然界中的生物样态、结构、功能和行为作为启发源和设计原则,运用于创新科技中的学科。

其核心思想是从自然中汲取灵感,模仿或借鉴自然的设计和工作原理,以解决现实世界中的问题。

1.2 仿生学的应用领域仿生学的理论和方法广泛应用于多个领域,如工程学、材料科学、机器人学、医学等。

通过仿生学的研究,可以开发出更高效、更环保、更智能的科技产品。

第二部分:仿生学在科技创新中的应用实例2.1 莲花效应在防粘涂层中的应用莲花叶子表面具有微小的凹凸纹理,在其表面上涂覆的水滴能迅速滚落。

研究人员通过仿生学,将莲花叶子表面的微纹理应用于防粘涂层的设计中,使防粘涂层表面具有与莲花叶子类似的结构,从而实现了防粘效果。

这一应用实例不仅使得飞机表面降低了污染物的附着,提高了燃油效率,还在汽车涂层、水管等领域发挥了重要作用。

2.2 鲸鱼皮纹在燃料节能设计中的应用鲸鱼皮肤上的纹理可以减少阻力,使其游动更加高效。

借鉴鲸鱼皮肤的纹理,科学家们研发出燃油节能设计的新思路。

应用仿生学,设计出结构类似于鲸鱼皮纹的流线型表面,在车辆、船只和飞机的设计中降低阻力,从而提高其燃油效率。

2.3 蜘蛛丝在材料科学中的应用蜘蛛丝是天然材料中强度最高的一种材料之一。

科学家们通过仿生学的研究,深入探索了蜘蛛丝的结构和材料性质,并成功将其应用于材料科学中。

借鉴蜘蛛丝的结构和制备方法,研制出了高强度、轻质的仿生材料,可以用于建筑、汽车和航空器件等领域,实现更大的承重能力和抗压性能。

工业设计中仿生设计的应用论文[5篇]

工业设计中仿生设计的应用论文[5篇]

工业设计中仿生设计的应用论文[5篇]第一篇:工业设计中仿生设计的应用论文仿生设计在工业设计中是最有价值的设计方法,现今仿生设计也受到越来越多的关注,并且成为工业设计中最具价值的设计方法。

仿生设计主要追求的是人与自然完美的结合,并且在最大限度上减少人对自然环境的破坏,以达到人与自然的和谐共存。

仿生设计主要是利用生物系统的原理来建造技术系统,简而言之就是利用人造技术来模拟生物所具备的一些特殊特征,并将该项人造技术运用于工业设计中以达到相应的效果。

另外仿生设计所彰显出来的是人与自然和谐相处的理念,而在工业设计中采用仿生设计就是要将这种理念流传给人们,让人们在以后的生产生活中能够最大限度的减少对大自然的破坏。

当然在工业设计中进行仿生设计主要是利用生物的某些特性来达到人们相应的目标,使得人们在从事某项工作的过程中更加容易。

一、仿生学与工业设计概念仿生学的诞生并不是很早,但是仿生学发展的非常迅速,并且在所运用的各个方面都取得了较好的成绩。

仿生学介于生物学和技术科学之间。

仿生技术所涉及的方面较多。

工业设计所需要设计师的创新性思维较多,即所设计出来的产品不仅要能够满足人们的日常需求,而且还要满足人们精神上的需要,所以工业设计较为复杂,其所包含的知识也较为广泛,工业设计与传统的设计有较大的区别,传统的设计只是单纯的满足人们的实际需要,而没有从美学的角度去思考让该产品更加符合人们的需求,所以传统设计已经无法满足人们的需求。

工业设计所追求的是实用性与艺术性的完美统一,让产品既具备实用性也具有较好的艺术性(即相应的美感)。

工业设计的方向比较宽泛,即包含相应的生活消耗品也包括相关的环境设计,所以仿生设计在工业设计中有非常好的运用。

二、仿生设计与工业设计的关系所谓仿生设计就是依据生物的某些特性来设计出符合人们要求的产品,因为生物的某些特性以及其结构都是非常巧妙的,人们研究生物的某些特性以及其结构形态都可以获得较好的启发,并积累自身的知识。

[应用]昆虫仿生学论文

[应用]昆虫仿生学论文

昆虫仿生学仿生学是1960年正式诞生的一门综合的边缘科学。

它研究生物系统的结构性质能量转换和信息过程,并将所获得的知识用来改善现在的或创造暂新的机械、仪器、建筑结构和工艺过程。

人们对自然资源的利用范围越来越广泛,特别是仿生学方面的任何成就,都来自生物的某种特征,从中得到的启发,然后反复的研究模仿,最后创造出种种方便。

仿生资源是一个取之不尽的知识宝库,在民间、军事方面具有广阔前景。

针对仿生学迅速发展态势的国家目标的重大需求。

中科院动物研究所成立了动物仿生学研究小组,重点开展以昆虫的独特器官功能为目标的仿生学研究项目。

昆虫仿生学昆虫仿生学是研究如何模仿昆虫的结构和功能,来制造设备或物件以造福人类的一门科学。

昆虫是地球生物总的一个独特群体,它们个体较小,数量庞大,占现存动物的75%以上。

在长期的进化过程中,昆虫发展出与其生存环境相适应的具有特殊构造和功能的器官系统,它们有各自的生存技巧,有些技巧连人类都自叹不如。

如:昆虫的高度发到的极其灵敏的嗅觉感受系统受其启发,通过对其具有独特功能器官系统的构造的研究和模仿,有能使我们找到解决人类社会实际问题的有效方案。

访昆虫独特的嗅觉感系统,研制高灵敏生物传感器是生物科学家仿生研究的重要目标。

蝴蝶,有人把它称作“昆虫界的西施”,它利用翅膀花纹的色彩斑斓作为一种伪装。

如重月纹凤蝶、其后翅在阳光下时而金黄,时而翠绿,有时还由紫变蓝。

这些五颜六色,不规则排列的花纹,圆点和线条把蝴蝶翅膀的表面分成许多很小的部分。

这样当背景是一片鲜花盛开,五彩缤纷的草地时,蝴蝶就很难被它的天敌—食蝶的动物发现。

科学家通过了对蝴蝶的研究,为军事、航天、生活等带来了极大的裨益。

在二战期间,德国军队包围了列宁格勒,企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施,毕生研究蝴蝶花纹的昆虫学家施王维奇参照蝴蝶翅膀上花纹的色彩和构图,将保护迷彩,变形迷彩和伪造迷彩加以综合运用,对苏军机动军事目标涂上同地域相似的多色巨大斑点,改变其外形:对固定军事重地进行遮障布疑,并在遍障上涂染与背景相似的保护色和多色素描图像,造成同环境一致的景象,使军事目标的可视辩程度降低到最低点。

关于仿生学的作文

关于仿生学的作文

关于仿生学的作文英文回答:Biomimicry, also known as bionics, is the science of imitating nature's designs and processes to solve human problems. It has been used for centuries, but only in recent years has it become a recognized field of study.Biomimicry is based on the principle that nature has already solved many of the problems that humans face. By studying nature's designs, we can learn how to develop new technologies and products that are more efficient, sustainable, and environmentally friendly.There are many examples of biomimicry in the world around us. The shape of airplane wings is based on the shape of bird wings. The design of wind turbines is based on the shape of whale fins. And the development of new materials is often inspired by the structures found in nature.Biomimicry is a powerful tool that has the potential to solve some of the world's most pressing problems. By learning from nature, we can create a more sustainable and prosperous future for ourselves.中文回答:仿生学,又称仿生技术,是模仿自然设计和过程来解决人类问题的科学。

仿生学论文综述

仿生学论文综述

仿生学论文10级生物科学1009210117张荣华摘要自然界生物在漫长的进化过程中优胜劣汰,为了生存、自卫、竞争和发展的需要,强化了自身许多优异的结构和特殊功能。

人们模仿生物界的这些结构特征,将它们应用于自身的斗争,即军事斗争中。

利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学。

解决在日常的生产生活中遇到的问题,制造多种探测、斗争武器。

关键词:生物结构特殊功能实践运用军事一.仿生学简介仿生学(bionices)在具有生命之意的希腊语言bion上,加上有工程技术涵义的ices而组成的词语。

大约从1960年才开始使用。

生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多,仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。

例如关于信息接受(感觉功能)、信息传递(神经功能)、自动控制系统等,这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。

可举出的仿生学例子,如将海豚的体形或皮肤结构(游泳时能使身体表面不产生紊流)应用到潜艇设计原理上。

仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科,而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较,进行研究和解释的一门学科。

1.历史由来自古以来,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。

种类繁多的生物界经过长期的进化过程,使它们能适应环境的变化,从而得到生存和发展。

劳动创造了人类。

人类以自己直立的身躯、能劳动的双手、交流情感和思想的语言,在长期的生产实践中,促进了神经系统尤其是大脑获得了高度发展。

因此,人类无与伦比的能力和智慧远远超过生物界的所有类群。

人类通过劳动运用聪明的才智和灵巧的双手制造工具,从而在自然界里获得更大自由。

人类的智慧不仅仅停留在观察和认识生物界上,而且还运用人类所独有的思维和设计能力模仿生物,通过创造性的劳动增加自己的本领。

鱼儿在水中有自由来去的本领,人们就模仿鱼类的形体造船,以木桨仿鳍。

相传早在大禹时期,我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯,他们就在船尾上架置木桨。

仿生学的作文

仿生学的作文

仿生学的作文英文回答:Bionics, a field that has garnered immense interest and holds significant promise for the future, finds inspiration in nature to solve complex problems and create innovative technological solutions. By mimicking the intricate designs and principles found in the biological world, bionics has the potential to revolutionize various industries,including healthcare, robotics, and sustainable energy.One of the most captivating applications of bionics is in the development of prosthetics and assistive devices. Scientists have drawn inspiration from the agile movements of animals like cheetahs and eagles to create prosthetics that enhance mobility and dexterity. Such bionicprosthetics empower individuals with disabilities to regain their independence and experience a greatly improvedquality of life. The field of bionics also shows promise in advancing robotics. Researchers have developed robotsmodeled after animals such as snakes and insects, enabling them to navigate complex environments and perform intricate tasks with ease. These robots have the potential to assist in search and rescue operations, environmental monitoring, and space exploration.Moreover, bionics has played a pivotal role in the development of sustainable energy solutions. Engineers have looked to nature's efficient energy systems to design innovative turbines, solar panels, and fuel cells. By harnessing the principles of photosynthesis and animal locomotion, researchers have developed renewable energy sources that have the potential to reduce our reliance on fossil fuels and mitigate climate change.中文回答:仿生学是一个备受关注且前景广阔的领域,它从自然界中汲取灵感,解决复杂问题并创造创新的技术解决方案。

仿生学论文

仿生学论文

大自然的启示——浅谈军事仿生技术投资学专业谭苏航摘要自古以来,大自然都是人类的老师,人类向自然学习,模仿自然以适应自然,从而在自然界中谋求生存,人类经历了从初级仿生造物到高级仿生造物的漫长过程,并在近现代形成了一门较为系统的仿生学学科体系。

而军事仿生技术是仿生学的一个重要组成部分,由于战争需求的牵引,有无数人致力于武器仿生与战术仿生的研究,此技术应运而生。

本论文综合相关文献资料,对军事仿生技术进行了概述,对其研究内容进行了阐述,同时对军事仿生技术发展的历史进行了简要介绍。

本论文着重介绍军事仿生技术在武器装备的制造与战术战略设计上的应用,并列举大量实证进行分析。

最后,本论文对军事仿生技术的未来发展趋势作了简要探讨。

关键词:仿生学军事仿生技术武器仿生战术战略仿生发展趋势一、军事仿生技术概述(一)仿生学概述1.仿生学的基本概念仿生学一词是1960年由美国斯蒂尔根据拉丁文“bios(生命方式的意思)”和字尾“nlc(‘具有……的性质’的意思)”构成的,它是一门模仿生物的特殊本领,利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的学科。

2.仿生学的历史与发展在人类文明的早期,人类为了生存就不得不对其周围世界的动植物的生活习性与各种自然现象进行观察,因此,实际上从远古时代起,人们就开始从事仿生学工作了。

例如,相传在春秋战国时代,鲁班在上山伐木途中,手指被茅草划破,从而受到启发,制成了人类史上第一架带有锯齿的木工锯。

此类模仿大自然的例子不胜枚举,直到20世纪40年代,调节理论和控制论的建立,逐步推动仿生学的建立,同时在1960年,“仿生学”作为一门独立学科被正式命名。

此后,仿生学地位不断提升,研究领域不断扩大,应用性不断增强,具有非常好的学科前景。

(二)军事仿生学概述1.军事仿生学的基本概念军事仿生学是仿生学的一项重要内容,是军事科学和技术的一个极具影响力和生命力的研究领域。

它是模仿生物系统的原理和特异功能来发展军事高技术,提高武器装备的性能,发展军事战略技术,提高军队后勤保障的能力的一种技术。

仿生学毕业论文范文

仿生学毕业论文范文

关于仿生学的论文, 2000字-5000字均可, 谢谢鲨鱼皮肤-泳衣一件泳衣,在悉尼奥运会上改变了世界泳坛的格局。

几乎大半金牌得主都穿上一种特殊的泳衣———连体鲨鱼装。

这种鲨鱼装仿造了海中霸王鲨鱼的皮肤结构,泳衣上设计了一些粗糙的齿状凸起,能有效地引导水流,并收紧身体,避免皮肤和肌肉的颤动。

此后,仿生泳衣越仿越精。

第二代鲨鱼装又增加了一些新的亮点,加入了一种叫做“弹性皮肤”的材料,可使人在水中受到的阻力减少4%。

此外,还增加了两个附件,附在前臂上由钛硅树脂做成的缓冲器能使运动员游起来更加轻松;附在胸前和肩后的振动控制系统能帮助引导水流。

海蜇-水母耳每当风暴来临前,最古老的腔肠生物海蜇仿佛能未卜先知,早早就离岸游向大海避灾。

原来,海蜇有个“顺风耳”,其“耳”(细柄上的小球)中有小小的听石,上面布满神经感受器,能听到风暴产生时发出的次声波(由空气和波浪摩擦而产生,频率为8赫兹-13赫兹,传播比风暴、波浪的速度快)。

模拟海蜇感受次声波的器官,科技人员设计出一种“水母耳”仪器,可提前15小时左右预报风暴。

它由喇叭、接受次声波的共振器和把这种振动转变为电脉冲的转换器以及指示器组成。

将这种仪器安装在船的前甲板上,喇叭做360°旋转。

当它接收到8赫兹-13赫兹的次声波时,旋转自动停止,喇叭所指示的方向,就是风暴将要来临的方向。

指示器还可以告诉人们风暴的强度。

仿生成果走向产业京沪两地科学界级别最高的“香山科学会议”和“东方科技论坛”最近联合就仿生学召开学术研讨会,此举在科学界引起不小震动:为何给予仿生学如此高规格?缘自国际科研和高新技术产业的竞争态势。

越来越多的科学家认识到:模仿自然更有无限的潜力和机会,更有可能提升原始创新的能力。

人类进化只有500万年的历史,而生命进化已经历了约35亿年。

大自然的奥秘不胜枚举。

每当我们发现一种生物奥秘,就有可能成为我们一种新的设计可能性,也可能带给我们新的生存方式,仿生思维就是在大自然中寻找解决问题的方程式。

仿生学论文

仿生学论文

仿生学论文引言仿生学作为一门跨学科研究领域,可追溯至上世纪20年代,旨在通过模仿自然界的生物特征和机制,应用于人类技术、设计和工程领域。

仿生学的研究对象包括动物、植物和微生物等,在各个领域有着广泛的应用。

本文将探讨仿生学在不同领域的应用以及其带来的效益。

仿生学在建筑领域的应用数字化设计技术在建筑中的应用传统建筑设计主要依靠人工经验和直觉,而仿生学为建筑设计师提供了新的思路和方法。

通过仿生学,设计师可以模拟自然界中的生物结构和功能,如蜂巢结构、树木生长规律等,优化建筑的结构和功能。

同时,数字化设计技术的发展也为仿生学提供了强大的支持,使得设计师可以更好地模拟和优化建筑结构。

绿色建筑中的仿生学应用绿色建筑是近年来越来越重要的发展趋势,而仿生学为绿色建筑的设计和构造提供了新的思路。

通过模仿自然界中的生物系统,建筑设计师可以减少能源消耗、提高建筑的可持续性。

例如,通过仿生学的思想,设计师可以借鉴植物的光合作用原理,设计出更有效的日光利用系统,减少对人工照明的依赖。

仿生学在机器人领域的应用动物仿生机器人仿生学在机器人领域的应用主要体现在设计和构造机器人外形和运动方式上。

动物仿生机器人通过模仿动物的外形和运动方式,实现更加灵活和高效的机器人。

例如,通过仿生学的方法,研发人员可以设计出蜘蛛型机器人,模拟蜘蛛的行走动作,用于非常复杂的环境中进行勘测和救援任务。

植物仿生机器人植物仿生机器人主要模仿植物的生长和运动方式。

通过仿生学的方法,设计师可以设计出可移动的植物仿生机器人,具备类似植物根部的伸缩能力,用于突破复杂地形或进行土壤勘测。

仿生学在医学领域的应用仿生材料在医学领域的应用仿生材料是仿生学在医学领域的重要应用之一。

通过模仿自然界中的生物材料,研究人员可以制造出与人体组织相似的材料,用于假肢、植入物等医疗器械的制造。

这些仿生材料具有良好的生物相容性和生物力学性能,能够更好地与人体组织相适应。

生物仿声技术在医学成像中的应用生物仿声技术是仿生学在医学成像中的应用领域之一。

仿生学论文

仿生学论文

学院:经济管理学院班级:经济类5班浅论仿生学与其的应用摘要:仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学,它是在上世纪中期才出现的一门新的边缘科学。

仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理,并将这些原理移植于工程技术之中,发明性能优越的仪器、装置和机器,创造新技术。

从仿生学的诞生、发展,到现在短短几十年的时间内,但它的研究成果已经非常可观。

仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路,也就是向生物界索取蓝图的道路,它大大开阔了人们的眼界,显示了极强的生命力。

关键词:仿生学仿生设计人类应用通过这一个学期的学习,从以前对于仿生学的空白到有了一定的认识,从而感觉到了仿生是一门非常高深而且对于人类或者是大自然都是很有用的科学。

在未来的科学创造中,仿生是很有必要的,因为大自然经过几十亿年的筛选,绝对是没有错的,留下来的都是对于能量或者是其他都是利用率特别高的,适者生存,不适者淘汰,那是自古以来的生存法则,也是我们需要仿生的重要理由之一,向大自然学习,努力把现代科技与自然给我们的绝妙灵感结合起来,就可以达到非常理想的效果了。

在人类发明的东西中,很多都是收到大自然生物的启发而发明的。

早在远古时期,人类就从自然生态系统中领悟到自身生存、发展和进步的真谛,蒙昧时代进入文明时代就是在模仿和适应自然规律的基础上发展起来的。

回顾世界文明史,人们很早就留下了模仿自然生态的痕迹,人首龙身、羽化飞升等大量事例记述了人们对自然生命形态和功能创造性的模仿。

人类自然思维由来已久,这便促成了仿生学的诞生。

仿生学是研究生物系统的结构和性质以为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学,属于生物科学与技术科学之间的边缘学科,其目的就是分析生物过程和结构,并将结果用于未来的设计。

仿生学思想是建立在自然进化和共同进化基础上的,人类所从事的技术就是为使其达到互相间的协调,而模拟生物适应环境的功能无疑是一个好途径,恰似“桥梁”和“纽带”,连接着生物科学与技术科学。

2024年仿生学的作文

2024年仿生学的作文
科学家经过反复研究,终于揭开了青蛙眼睛的秘密:青蛙的眼睛是一种极为特殊的球体,只能看见活动的东西,看不见静止的物品。科学家由此得到了启示,发明了“电子蛙眼”。
电子蛙眼”的用处可大哩!把它装在商场的探头里,就能更好地挥飞机的降落:把它装在雷达上,雷达的抗干扰能力就大大提升。
大自然可真神奇呀!
仿生学的作文 篇2
在语文综合实践活动中,我找到了许多关于仿生学的例子。
人们从青蛙身上得到了启示,发明了电子蛙眼,这个电子蛙眼的用处是:把客观存在装入雷达系统后,雷达于扰能力大大提高,这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状飞机、般船和导弹等。物别是能够区别真假导弹,防止以假乱真。科学家根据蝙蝠超声波定器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种控路仪内装一个超声发身器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。
这就是仿生学的魅力。
仿生学的作文 篇10
大家都讨厌的苍蝇,与航天事业似乎风马牛不相及,但仿生学将他们联系在了一起。凡是有脏东西的地方,总会出现苍蝇忙碌的身影。苍蝇的嗅觉很灵敏,远在千里的气味也能够闻到。但是,苍蝇的鼻子在那里呢?原来,苍蝇的鼻子就是分布在头上的一对触角上,每个鼻子上只有一个鼻孔与外界相通,但上面却有上百个嗅觉神经,若有气味进入鼻子,这些神经将气味送往大脑。因此苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。仿生学家受到启发,根据苍蝇嗅觉器的结构和功能,纺制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器被安放在宇宙飞船的座舱里,用来测量仓内的气体的成分。
苍蝇的一对触角像是一台灵敏的气体分析仪。仿生学家由此得到启发,根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能,仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种气仪器的“探头”不是金属,而是活苍蝇。就是把非常纤细的微电机插到苍蝇的嗅觉神经上,将引导出来的神经电信号经,电子线路放大后,送给分析器。分析器已经发现其为物质的信号,变嫩发出警报。

仿生论文

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浅谈昆虫与防生郭绯10240404摘要昆虫个体小,种类和数量庞大,占现存动物的75%以上,遍布全世界。

它们有各自的生存绝技,有些技能连人类也自叹不如。

人们对自然资源的利用范围越来越广泛,仿生学的发展与应用也越来越广泛,特别是昆虫在仿生学的方面的应用,人类通过研究各种昆虫的特点与形态研究制造的生活用品、军事用品等等,无论是现在还是未来都有补课忽略的重要意义。

关键词:仿生学昆虫引言在大自然中,有着丰富多彩的知识和事物,将自然界的动物的与人类生活甚至军事等其他方面联系起来,创造很多的发明,这是人类发展的重要意义!在《仿生学与科技前沿》这门有意义的课程中,我学到了很多有有用有意义的知识。

其中我最感兴趣的便是昆虫与仿生了。

下面就对于昆虫与仿生学的现状和未来谈谈自己的一点点想法。

现在就昆虫在仿生学方面应用主要有:1.军事方面:1>蝴蝶锦色粲然,其后翅在阳光下时而金黄,时而翠绿,有时还由紫变蓝。

这不仅是为了好看,同样是一种伪装,减少天敌发现的概率。

科学家通过对蝴蝶色彩的研究,发明了迷彩服,增大了士兵的生存率,为军事防御带来了极大的裨益;蝴蝶身上的鳞片会随阳光的照射方向自动变换角度而调节体温,这启发了科学家利用同样的原理应用与人造卫星,使人造卫星在太空温差高达两三百度的情况下仪表能够正常工作;2>屁步甲炮虫自卫时,可喷射出具有恶臭的高温液体“炮弹”,以迷惑、刺激和惊吓敌害。

科学家将其解剖后发现甲虫体内有3个小室,分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶。

二元酚和双氧水流到第三小室与生物酶混合发生化学反应,瞬间就成为100℃的毒液,并迅速射出。

这种原理目前已应用于军事技术中。

美国军事专家受甲虫喷射原理的启发研制出了先进的二元化武器;3>萤火虫可将化学能直接转变成光能,且转化效率达100%,而普通电灯的发光效率只有6%。

人们模仿萤火虫的发光原理制成的冷光源可将发光效率提高十几倍,大大节约了能量。

另外,根据甲虫的视动反应机制研制成功的空对地速度计已成功地应用于航空事业中。

仿生学原理在家具设计中的运用研究论文[共五篇]

仿生学原理在家具设计中的运用研究论文[共五篇]

仿生学原理在家具设计中的运用研究论文[共五篇]第一篇:仿生学原理在家具设计中的运用研究论文摘要:仿生学主要是研究生物系统的结构、功能、能量和信息控制等,并将研究成果应用于科技领域,创造出新的工艺过程、建筑结构和外观、自动化装置等的科学。

文章主要阐述了仿生学原理在家具设计中进行运用的方法、技巧和案例分析,以及仿生学原理在家具设计领域发挥的重要作用。

提倡仿生,让设计回归自然,赋予设计形态以生命的象征,是人类对精神需求所达成的共识。

关键词:仿生学;家具设计;运用中图分类号:J525.3文献标识码:A文章编号:1005-5312(2014)35-0059-01自古以来,人类依赖自然环境繁衍生息,强调人与自然的和谐共存。

远古人类创造工具的历史,便是自模仿自然开始的,从原始彩陶上的鸟纹、鱼纹,到青铜器上的饕餮纹,祖先们通过形象优美的夸张和变形,创造出了让作品形神兼备的艺术境界。

仿生学概念的正式提出,诞生于1960年在美国召开的第一届仿生学会议,至今不过半个世纪,至此,国内外对于仿生设计在工业设计中的运用研究取得了很大进展。

家具设计也不例外。

一、家具设计之外观形态大自然的神奇,总是能让设计师们从中发现为设计带来独具灵感的原始素材。

既有斑驳岩石上的龟裂纹、屹立于荷塘之中的莲花莲叶、游弋于大湖小河的鱼虾虫蟹,更有大洋鲸鲨自在的身姿、七彩孔雀俊美的开屏、天外来客的神秘风采等,都成为了家具设计师进行设计再创造的原型载体,不断开启设计师智慧的灵感大门。

人类日常生活用品的外观形态,几乎都是源于自然物体的形态仿生,这是因为人与生物界中的动物、植物和谐共处,耳闻目睹了周围这些生灵们利用自身的奇异造型形态,呈现出各种非凡的生存本领,不由得引发出人们的模仿兴趣和想象思维,发出我们的嘴唇像一座沙发、海星像一个软垫子等等慨叹,并借助点、线、面、体、色彩、肌理等形态要素,根据比例、尺度、变化、统一、节奏、韵律等形式美法则,对生物进行的形态仿生设计。

仿生学作文800字

仿生学作文800字

仿生学作文800字英文回答:Bionics, also known as biomimetics or biomimicry, is a field that combines biology and engineering to create innovative solutions inspired by nature. It involves studying the structures, functions, and behaviors of living organisms and applying that knowledge to design and develop new technologies.One example of bionics is the development of prosthetic limbs. By studying the biomechanics of human movement and observing how animals like cheetahs and birds fly, engineers have been able to design prosthetic limbs that mimic the natural movements of the human body. These bionic limbs not only provide amputees with improved mobility and functionality, but also enhance their quality of life.Another example of bionics is the design of biomimetic materials. For instance, scientists have developed self-cleaning surfaces inspired by the lotus leaf, which has the ability to repel water and dirt. By understanding the microstructure and chemical composition of the lotus leaf, researchers have created coatings that can be applied to various surfaces, such as windows and car windshields, to make them resistant to dirt and water. This technology has the potential to revolutionize industries such as automotive and construction, making maintenance and cleaning much easier and more efficient.Bionics also plays a role in the field of robotics. By studying the movements and behaviors of animals, engineers have been able to develop robots that can navigate complex terrains, such as climbing walls like geckos or swimming like fish. These biomimetic robots have applications in search and rescue missions, exploration of hazardous environments, and even in healthcare, where they can assist in surgeries and rehabilitation.中文回答:仿生学,也被称为仿生学或仿生学,是一门将生物学和工程学相结合的领域,通过借鉴自然界的灵感来创造创新解决方案。

仿生学论文-飞行器设计方案中的仿生学应用探析 -科技创新论文

仿生学论文-飞行器设计方案中的仿生学应用探析 -科技创新论文

仿生学论文:飞行器设计中的仿生学应用探析-科技创新论文仿生学论文:飞行器设计中的仿生学应用探析摘要:师法自然是我国古老的科学理念,也是最为朴素的仿生学原理。

因此仿生学对于人类技术发展起到了不可忽视的促进作用。

文章针对仿生学在飞行器设计中的应用实践,开展了设计原理与技术意义研究,为仿生学在飞行器设计中的应用提供理论支持。

关键词:飞行器;设计;仿生学;应用随着我国航空航天技术的不断发展,我国飞行器技术自主设计研究领域得到了极大的发展。

在这一研究过程中,大量传统设计技术得到了创新性发展,为设计质量提升提供了有效的支持。

其中仿生设计技术,作为一项传统的设计技术理念,在当前的飞行器设计中得到了广泛应用。

因此飞行器设计技术人员,结合仿生技术传统与新型理念,开展了针对性的设计技术研究,为飞行器设计质量提升提供支持。

1 飞行器设计中常用的仿生学理念仿生学作为一门传统的设计与技术学科,几乎伴随着人类历史产生,并在1960年确定了仿生学科理论。

仿生学在实际的应用中包括了力学、能量、控制、应用等各种科学理论内容。

单就飞行器设计领域而言,我们常用的仿生学理念包括了以下几类。

1.1 形态仿生形态仿生是通过对动植物的形态进行模仿的仿生学科,也是人類最早的仿生类型。

在飞行器设计中,从最早的滑翔机到航空航天飞行器都有明显的形态仿生特征。

如最早的达芬奇绘制的飞行器设计图中,就是通过模仿蝙蝠形态进行的设计。

在当前的飞行器设计中,形态仿生设计理念极为普遍。

如双翼形态、流线性体型、尾翼平衡状态等,都是对鸟类形态的一种仿生设计。

同时部分设计研究者还提出了模仿鱼类、昆虫等身体形态,进行飞行器形态设计。

如科拉尼在1977年为波音公司设计一款飞机,就模仿了海洋动物巨齿鲨,颠覆了已有飞行器的传统形态。

而在当前微型无人机设计中,设计者往往模仿昆虫类动物形态开展设计工作,为飞行器形态发展提供新的发展思路。

1.2 功能仿生功能仿生是指在飞行器设计中,通过对动物的功能进行模仿,进而为飞行器技术功能的实现提供帮助。

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五种新型仿生学设计一、类鲨鱼腮型百叶窗在高层建筑通风上的应用随着科技的发展,人们物质生活水平和精神文明程度的提高,对建筑装饰、环境艺术的要求越来越高。

建筑不再是单纯的砌墙物体,而是艺术与建筑物的结合。

现代建筑装饰不仅对新建筑要求造型美观,功能齐全,对旧的建筑也要求通过装饰后,旧貌变新颜,这就给从事建筑装饰行业的人们带来了新的压力,同时也带来新的生机。

在进行外墙装饰工程时,针对如何解决建筑外墙上不协调的排风洞口,不美观的大小风机等问题,我们可以设计鲨鱼腮型百叶窗,将其巧妙地运用在外墙装饰中,解决外墙不美观的问题,也同时解决了室外空调风机外露积灰,室外排气扇难看的问题;给业主带来了好的环境,产生了节能效应。

图一:鲨鱼腮大家知道,无论是老建筑,还是新建筑,只要外墙面上有不同规格的空调或换气扇悬挂在上面,上面的灰尘和污垢就会给建筑带来瑕疵。

为了掩饰这些疵点,使用百叶窗是一种比较好的方法,它可以收到一石二鸟的效果。

一方面,美化了建筑物,另一方面,可以更好地保护空调、排气扇等设备。

在百叶窗材料的选取上,可从服从装饰的整体需要出发,使用木制品、塑料制品、铝制品等。

在式样的选取上,有以下几种式样可供参考。

方形百叶窗:在众多的方形吊顶或外墙板块组合中,方形非常协调,在一个大面积的外墙上,有节奏、有艺术性地点缀几个方形点,有时会出现画龙点睛的效果。

长方形百叶窗:多数按大面积布局的模数来分割,如安排恰到好处,有线条美的效果,它在现代建筑中用得最多。

通长条形百叶窗:百叶窗在外墙中形成线条美,有规律性,当窗户开启时,外墙出现了点,加上通长条百叶窗的出现,点线面的相互结合较完美。

方格叶片组合型百叶窗:有纵横叶片形成方格,看上去不以为是百叶窗,而是一个装饰品,效果很好。

圆形百叶窗:出现在圆的系列里协调统一,出现在方形结构中,同样很漂亮。

因为他体现了“方中有圆,圆中有方”,能给建筑带来艺术美。

由于百叶窗的出现,将不同规格的洞口、换气扇、大小室外风机的洞口都隐藏在背后,其功能不受影响,对外部环境又是一种美化。

然而不同于低层建筑的是,高层建筑的通风需要考虑一个风阻的问题,在风量较大的区域,尤其是东南沿海地区。

台风十分频繁,在保持建筑外墙美观的同时也应适当的考虑减小通风百叶窗的风阻。

鲨鱼腮型百叶窗是一个很好的造型选择,因为这种造型在超跑汽车通风散热结构上已经得到了实际应用。

图二:鲨鱼腮型超跑散热口事实证明其确实具有超低风阻,应用在高层建筑通风上将是一种很好的选择。

二、毛毛虫型胎教音乐专用MP3播放器胎教的作用已被越来越多的人所认可,这种新鲜的教育方式正越来越多地被人们接受。

事实已证明,胎教不是要宝宝绝顶聪明,也不是给宝宝施加压力。

经过音乐胎教和语言胎教之后出生的宝宝对音乐更加敏感,对语言更加有天赋。

胎教虽然不是神话,但的确又非常神奇。

随着现代医学不断发展,越来越多的研究表明,胎宝宝在母体内不仅仅是个单纯的营养索取者,随着他(她)逐渐“长大”,他(她)的感觉器官和神经系统无时无刻不在接收来自母体内外的信息。

他(她)能感知母亲的心跳,甚至还能“体察”母亲的情绪和精神活动。

母亲和胎儿之间的种种奇妙的联系最终构成了胎教实现的基础。

经观察受过胎教的孩子具有以下特点:1、不爱哭。

虽然婴儿在饥饿、尿湿和身体不适时也会啼哭,但得到满足之后啼哭便会停止。

还由于受过胎教的婴儿感音能力较好,每当听到母亲的脚步声、说话声就会停止啼哭。

孩子比较容易养成正常的生活规律。

如在睡前播放胎教音乐或母亲哼唱催眠曲婴儿就能很快入睡,满月后就能养成白天醒、晚上睡的习惯。

2、能较早与人交往。

婴儿出生2~3天就会用小嘴张合与大人“对话”,20天左右就会逗笑,2个多月就能认识父母,3个多月就能听懂自己的名字。

3、较早学会发音。

受过胎教的婴儿2个月时会发几个元音,4个月会发几个辅音,5~6个月发出的声音能表达一定的意思。

4、较早地理解语言。

受过胎教的婴儿4个半月时能认出第一件东西,6~7个月时能辨认手、嘴、水果、奶瓶等。

这样的婴儿能较早理解“不”的意思,早期学会服从“不”的孩子更懂事、更听话。

他还会较早学会用姿势表示语言,会做“欢迎”、“再见”、“谢谢”等动作,也能较早理解别人的表情,所以,显得特别聪明可爱。

5、较早学会说话。

经过胎教和早教的孩子9~10个月时,就会有目的地叫爸爸妈妈,如果出生后不继续给以发音和认物训练,胎教的影响在6~7个月时就会消失。

受过胎教和早教的孩子在20个月左右便能背诵整首儿歌,并且也能背数。

受过胎教的孩子入学后成绩都比较优秀。

鉴于胎教音乐有促进婴儿的感觉神经和大脑皮层中枢的更快发展,进而加快脑部成长的作用。

播放胎教音乐这种简便易行的方法正越来越受到广大孕妇群体的喜爱。

但是音乐胎教要使用安全有效的播放设备。

由于胎儿耳蜗发育不完全,某些对于成年人无害的声音也可能伤害到胎儿幼小的耳朵。

现有的研究结果一致认为,给胎儿听到音乐强度最好不要超过60分贝,频率不要超过2000Hz。

可以设计一款毛毛虫型胎教音乐专用MP3播放器,具体造型如图三:图三:毛毛虫型胎教音乐专用MP3播放器示意图造型如此可爱的胎教音乐播放器,一来有利于平衡孕妇因为怀孕早已烦躁不已的心情。

二来兼顾胎教音乐播放的功能。

相信一定会有很好的市场。

总而言之,胎教这门既古老而又年轻的学科,已引起众多医学界人士的兴趣与关注,并致力于探索和研究。

我们相信,随着人生的第一教育——胎教的广泛普及,并借助于先进的胎教辅助设备,优生的目的最终定能达到。

三、乌龟背部结构在大跨度室内建筑的应用一位成年人(体重约75 kg) 单脚踩在一只体积不到1200平方厘米的乌龟的背部,另一只脚离地,乌龟壳承载着整个人的重力,却无任何损伤。

体积如此小、厚度也很薄(约2~5mm) 的乌龟壳,却能够承受一个成年人的体重。

为何面积如此小的乌龟壳却可以承受如此大的压力呢?经查阅资料表明,乌龟壳这种特殊的结构之所以具有很强的承受压力的能力,除了乌龟壳质地坚硬、结构紧密,骨质密度非常的大(一种胶状物质),使其不易破裂,以及龟背在受力时,龟身会紧缩成一团,从而提高了其承受重力的抵抗力之外。

也与它特殊的几何形状有很大关系。

由于其形状是拱形的,类似于石拱桥似的,所以有很大的承重能力。

而且龟壳上有很多花纹,把龟壳划成好多块,能分散某一点的承受力,因此龟壳具有相当强的承载力。

通过对乌龟壳标本的观察,发现乌龟壳分为背甲和腹甲两部分,整个壳体都是薄壳状。

背部呈拱形结构,跨度很大,脊椎骨、胸骨、肋骨与背部的壳衍生、融合在一起,壳的4个角处分别有成一定角度的支撑结构。

大跨度室内建筑的设计一直是建设设计上的难题,其面临的主要问题就是屋顶部壳体的承重设计。

分析研究表明,乌龟壳体模型与其它壳体模型相比具有的明显优势主要是:(1) 有加强筋的外扩拱形模型比无加强筋外扩拱形模型,更适合于承受在拱形面顶部小部分面积上施加的压力,有加强筋的外扩拱形模型既可减小根部应力,还可以降低壳体大部分区域的应力水平,同时在保证结构强度的条件下,达到了增大内腔容积的目的。

(2) 通过对乌龟壳近似模型的计算分析说明,乌龟壳之所以能承受很大压载,与底部四角支撑(相当于加强筋) 的作用是分不开的。

(3)建筑顶部壳体的承重方式很接近于龟壳的支撑方式,同时乌龟壳的特殊承力结构,在承力、增大内部容积、减轻材料质量方面的功能,正是大跨度室内建筑设计所追求的。

因此依据于以上分析,我们在大跨度建筑设计的时候,先在矩形四个顶点上分别设计四个坚固结实的承重柱,再在承重柱的上面铺上乌龟壳式结构的顶棚,一定可以取得既美观又结实耐用的良好效果。

四、基于中枢模式发生器的蛇形机器人仿生学的范围很广,譬如雷达是对蝙蝠超声测距能力的模仿,而机翼使用的防震措施则借鉴了蜻蜓翅膀的结构。

仿生机器人运动学是仿生学的一个很重要的发展。

人类在智慧上超出动物很多,但在特定环境的适应上就要比动物差很多。

虽然人发明了很多的技术弥补了这一不足,但明显可以看到,舰船的灵活性比不上鱼类,飞机的灵活性比不上鸟类甚至昆虫,车辆的地形适应性比不上四条腿的动物。

仿生运动的研究可以弥补我们这方面的不足,对社会产生大的经济效益。

蛇形机器人的研究可以满足一些行业的需求。

蛇形机器人由于其天生的多关节、多自由度,多冗余自由度,可以有多种运动模式,可以满足在复杂环境中搜救、侦查、排除爆炸物等反恐任务;航空航天领域可用其作为行星表面探测器,轨道卫星的柔性手臂;工业上则可应用于多冗余度柔性机械手臂,管道机器人等方面。

近几年来,特别是2000年以来,蛇形仿生机器人正在成为全世界新的研究热点。

其理由有二:首先,仿生机器人学正在机器人领域占有越来越重要的位置,而由于其自身的典型性,蛇形机器人是仿生领域的热点研究方向;其次,运动机理特殊的蛇形机器人有广阔的应用情景,例如战场上的扫雷,爆破,空间站的柔性机械手臂,通过能力很强的行星地表探测器等;且其模块化结构和高冗余度非常适应于条件非常恶劣而又要求高可靠性的战场、外层空间等环境。

国内也已经有单位开展这方面的研究,例如国防科大与中科院沈阳自动化所。

德国研究者Bernhard Klaassen和Karl L Paap认为研究基于蛇类生物的多节、多自由度机器人的关键是机器人的自主控制,以及一定结构下机器人体态变化过程中的有效控制问题。

日本东京大学的 Luc JAMMES、Yasumasa KYODO 等人也有类似研究的报导。

显然,这些研究仅仅是对一种运动原理的模拟,没有考虑环境因素,而且由于运动支承轮的存在,此种机器人系统很难适应障碍物众多、凸凹不平的自然环境。

为此,日本Ibraki大学的学者进一步研究了蛇类生物的运动机理,利用串联杆系和行波运动,通过相应的结构及电机驱动,研制成仿蛇机器人系统样机,对其运动原理、结构特性、控制算法、数学模型进行了详细论证,试图开发其在上述环境中的应用。

Ibraki大学系统工程系的Shugen MA 进一步研究了生物蛇行进过程中的肌肉特点,比较了已有的仿蛇机器人运动模型,最后从驱动力、运动效率的角度出发,得出了所谓仿蛇机器人的最佳运动波形、并将进一步开展实际机器人系统的机械构成、实现方面的研究和探讨。

由于生物蛇鳞片和关节的数目相当庞大,蛇类生物可以近似看作是一种“没有关节、柔性的”运动体。

英国Heriot-Watt大学的G.Robinson和J.B.C.Davies 基于生物蛇高度灵活性和机动性,进一步提出了连续机器人的设计思想,并通过不同形式和结构的液压驱动“人工筋”研制出不包含刚性联接和扭转关节的的机器蛇系统,该系统有较好的环境适应性,但也带来了体态控制困难、结构复杂和难以微型化的问题。

这些问题只能在液压驱动技术得到发展后逐步解决。

综上所述,基本可以认定,现阶段以及近未来,大多数蛇形机器人仍然是基于杆系结构模型。

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