仿生学的运用

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一些动物利用日月星辰 导航,也有些动物利用 海流、海水成分、地磁 场、重力场等进行导航, 为研制通讯设备和新型 导航仪器提供启迪
拟态仿生
定义 生物界中普遍存在着拟态,现将
拟态用于工程技术中去就叫拟态仿生
拟态仿生
拟态仿生
雷 鸟 夏 天 雷 鸟 冬 天
动物的保护色与拟态
枯 叶 蝶 竹 节 虫
拟态仿生
蝙蝠的声纳处理
接受器
载有信息 的超声波
发出的 超声波
控制仿生
夜蛾的反雷达技术
反雷达技术使夜蛾死里逃生
控制仿生
夜蛾的反雷达技术
鼓膜器
振动器 鼓膜器
听觉系统
夜蛾的反声纳技术主要归功于它的特 殊的耳朵——鼓膜器。这种“耳朵” 长在夜蛾的胸腹之间的凹处,它专门 接收超声波信号,甚至连超声波信号 的变化都能感觉出来。
当蝙蝠还在离夜蛾30米远、5米高之处 飞行时,夜蛾就能感知它所发出的微 弱超声波信号,并能查明蝙蝠的距离 和飞行特征的变化。
夜蛾听到蝙蝠“叫声”后,趁着蝙蝠 离自己还远,立即采取紧急措施,翻 筋斗、兜圈子、螺旋下降这样就快速 逃走了。
胸神经节
控制仿生
动物的天然导航
千里迁徙
万里洄游
控制仿生
动物的天然导航
田鼠
控制仿生
蛇的红外探测
颊窝 颊窝是一个红外感受器,
对周围温度变化极为敏感, 能感受0.001℃的温度变化。 这类蛇能在夜间准确判断 周围恒温动物的位置
控制仿生
蝙蝠与超声波
蝙蝠的捕食
声音反射波 蛾
飞行中的蝙蝠
超声波
控制仿生
蝙蝠与超声波
蝙蝠的回声定位
超声信号被反射
控制仿生
蝙蝠与超声波

参考波刺激
狗的嗅觉过程
狗的鼻子里的雾受一种蛋白质的控制,将气味分子浓缩后传 送给鼻子里的气味感受器上的气味辨别蛋白,当气味辨别蛋 白将不同的气味辨别后,被辨别出的特定的气味信号,立即 被嗅觉细胞传递给大脑,大脑便知道了所闻到的是一种什么 气味
整体仿生
检修宇宙飞船的机器人 模仿人类的动作与技巧
整体仿生
智能机器人
生物与飞机
昆虫与飞机
飞机仿造蜻蜓的翅膀配重防止振颤
力学仿生
生物与建筑
澳 大 利 亚 悉 尼 歌 剧 院
薄壳结构
艺 术 珍 品

力学仿生
生物与建筑
东 京 中 银 舱 体 楼
舱体结构
力学仿生
生物与建筑
未美 来国 世佛 界罗 博里 物达 馆的
圆顶屋
化学仿生
.人工嗅觉
.仿生物膜
化学仿生
人工嗅觉
拟态仿生
坦克的迷彩着装
拟态仿生
拟态仿生
坦克的迷彩着装
三色迷彩的德国“豹”I坦克在电视成像下的效果
力学仿生
.生物与造船
.生物与飞机
.生物与建筑
力学仿生
生物与造船
模仿鳕鱼、鲇鱼外形 建造的帆船
体形的模仿
力学仿生
生物与造船
体形的模仿
力学仿生
生物与造船
结构的模仿
模仿鲸的胸鳍给船装上了船鳍
力学仿生Байду номын сангаас
“水母耳”风暴预测仪
信息仿生
水母耳与电子耳
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。
“水母耳”风暴预测仪
控制仿生
.蛇的红外探测
.蝙蝠与超声波 .蛾的反雷达技术
.动物的天然导航
控制仿生
蛇的红外探测

热血动物身体 向外散热
蛇通过感受器 探测到热源
仿生学举例
17.树叶的排列和悉尼大剧院的建设。 18.潜水艇和鱼的沉浮。 19.响尾蛇能感知附近动物的体温而准确捕获猎物和红外制导空对空响尾蛇导弹。 20.人们根据章鱼发明烟雾弹。 21.根据蛋壳发现拱形的承受力量。 22.飞机飞行时产生的剧烈抖动是根据蜻蜓改善的。 23.变色衣服是学习蝴蝶上的鳞片。 24.防水衣服是仿荷叶造的。 25.鼠标是仿老鼠的。 26.从长颈鹿将血液通过长颈到头部中得到启示,设计出失重下体内的血液输送技术。 27.从鲸特殊的形体“流线体”得到启示,改进了船体设计,提高了航行速度。 28.模仿袋鼠跳跃,发明越野车。 29.模仿某些贝壳制成外壳坚硬的坦克。 30.从鱼类在水中自由升降得到启示,发明了潜水艇。 31.模仿袋鼠的育儿袋,发明了育儿箱。
自动化机器
自动化机器人从月球土壤中提取气体
小结
仿生学
仿生学的概念
模仿生物系统的原理以建造技术系 统,或者使人造技术系统具有生物系统 特征或类似特征的科学
小结
生物体
仿生学的研究方法
生物模型 数学模型 技术模型 技术装置
仿生学举例
1.从苍蝇身上仿制成功小型气体分析仪,安装在宇宙飞船座舱里检测舱内气体的成分。 2.从萤火虫到人工冷光; 3.电鱼与伏特电池; 4. 仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴预报。 5.人们根据蛙眼的视觉原理,研制成功电子蛙眼。能准确无误识别出特定形状的物体。 6.根据蝙蝠超声定位器的原理,防制了盲人用的“探路仪”。 7.模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气。 8.根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机。 9.现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 10.屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 11.船桨模仿的是鸭的蹼。 12.锯子学的是螳螂臂,或锯齿草。 13.苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 14.嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。 15.壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。 16.贝壳生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等。
—— 创新世界的钥匙:仿生学
目录
前言 信息仿生 控制仿生
拟态仿生
力学仿生
化学仿生
整体仿生
信息仿生
.青蛙与电子蛙眼 .水母与电子耳
信息仿生
青蛙与电子蛙眼
青蛙的视觉系统
青蛙捕虫的本领很大,当有小 飞虫从它眼前飞过时,便一跃 而起, 总能准确地把虫抓住。 但蛙眼对静止的东西,却“视 而不见”。即使有苍蝇呆在眼 前,也不会引起它的注意。 科学家对蛙眼的结构进行了研 究,发现它的里面有四种神经 细胞,也就是四种“检测器” 。它们的形状、大小、功能各 不相同。
信息仿生
青蛙与电子蛙眼
青蛙的视觉系统
青蛙在这四种神经细胞的 作用下,能把一个复杂图 像分解成几种容易辨别的 特征,然后传送到脑的视 觉中心,经过综合,就能 看到原来的完整图像。 人们根据蛙眼的视觉原理, 研制成功一种电子蛙眼。 这种电子蛙眼能像真的蛙 眼那样,准确无误地识别 出特定形状的物体。
信息仿生
生物与造船
结构的模仿
潜水艇在航行时会 造成巨大的湍流
海豚游泳时身 边的水流很小
力学仿生
生物与飞机
鹰击长空
啸傲云天
力学仿生
生物与飞机
飞鸟与飞机
达 芬 奇 设 计 的 扑 翼 飞 机
力学仿生
生物与飞机
飞鸟与飞机
机在 飞 的滑 鸟 飞进 的 行飞 体 极行 形 为时 和 相与 翅 似飞 膀
力学仿生
水母耳与电子耳
水母在进化过程中发展了一套 预测风暴的本领,每当风暴来 临前就游向大海避难去了。
在海洋上,由空气与海浪摩擦 而产生的次声波,总是风暴来 临的前奏曲,次声波人耳是无 法听到,小水母却很敏感。
仿生学家发现,水母的共振腔 里长着一个细柄,柄上有个小 球,小球内有块小小的听石。 当风暴来临前的次声波冲击水 母耳内的听石时,听石就刺激 球壁上的神经感受器,于是水 母就听到了正在来临的风暴的 隆隆声。
小结
信息仿生 控制仿生 拟态仿生
总之,从自然界得 到启迪,模仿其结构 进行发明创造.这就 是仿生学. 这是我们向自然 界学习的一个方面。
力学仿生
化学仿生
整体仿生
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