第五章仿生原理与创新设计
机械创新设计第五章 仿生创新
无线电近炸引信
二战以前的各种高射炮对空弹药，多采用碰炸引信，弹头必须直接击中敌 机，引信才能使弹头爆炸，否则就只会与目标“擦身而过”，命中效果较 差
无线电近炸引信，是美国于1943年研制成功并且装备海军的40高射炮使用的。 当炮弹飞出炮口一定距离后。引信保险装置动作，使引信处于工作状态，振荡器产 生特定频率的无线电振荡信号，由无线电收发机向外发出，发出的无线电波碰到空 中目标(如飞机、导弹等)被反射回来。信号经选择放大器选择并放大，当信号强度达 到一定数值后，就接通电子开关，引爆电雷管，从而使炮弹在离目标较近的距离爆 炸，靠弹丸形成的破片和冲击波毁伤目标。
海洋生物强势附生 会使船舶航速降低寿命缩短 ,如果船舶船体上不使用防 生物污损的防护涂料，往往不出两个月，船底就会被各种海洋附着生物覆盖 得几乎看不出原样.
船舶防污防腐涂料正是在这种需求下诞生。然而，在相当长的时间里， 人类对附着在船舶上的海洋生物采取的都是“毒杀”策略.终将危及人类自身.
苔藓虫
海鞘
第二节 仿生创新的分类
一．按生物分类方法进行分类 2．仿动物创新
仿蝙蝠声波导航功能的声波手杖 众所周知，蝙蝠可以在漆黑的空间里利用 超声回声自由飞行，超声回声可以帮助它们定位障碍物的位置。声波手杖就是 模仿了蝙蝠的声波导航功能，它可以警告盲人路上遇到的障碍物。每一根声波 手杖上都拥有无数的传感器，甚至可以帮助盲人发现比头部还要高的障碍物。
楼兰古城遗址出土的“有翼天使”壁画。
木牛流马
第一节 仿生创新原理
中国古代劳动人民对水生动物——鱼类的仿生也卓有成效。鱼儿在水中有 自由来去的本领，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体人们就模仿鱼类 的形体造船。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。通过反复的观察、模仿 和实践，逐渐改成橹和舵，增加了船的动力，掌握了使船转弯的手段。人 们还仿照鱼的胸鳍制成双桨，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平 提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。
仿生设计原理及应用
仿生设计原理及应用仿生设计是一种借鉴生物形态、结构、功能和行为的设计方法。
它通过研究生物界的优秀特质，将其应用到设计中，以解决复杂的问题和挑战。
仿生设计的原理和应用涉及多个领域，包括建筑、工程、航空航天、交通、医疗、材料等。
下面我将详细介绍仿生设计的原理及其在不同领域的应用。
1. 原理：(1) 结构优化：仿生设计通过研究生物的结构特点，优化设计的结构以提高材料使用效率、减轻重量、增强强度等。
(2) 功能仿效：生物在进化过程中形成了各种独特的功能，如蚁群行为、蝴蝶的色彩模式等。
仿生设计通过仿效这些功能，使设计具备更好的性能和功能。
(3) 形态模拟：仿生设计通过模拟生物的形态，如植物的表面纹理、鱼鳞的结构等，实现设计的特定功能，如减少阻力、提高光学效果等。
(4) 自适应优化：仿生设计中的自适应优化包括自适应材料、自适应结构，模仿生物对环境的自然适应能力，使设计更加灵活、适应性更强。
2. 应用：(1) 建筑：仿生设计在建筑领域可以提供新的设计思路和解决方案。
例如，借鉴鸟巢结构的鸟巢体育场能够达到较大跨度和更轻的结构体重；模拟植物的表面纹理可减少建筑物的阻力，提高能源效率等。
(2) 工程：仿生设计在工程领域可以提供更高效、更稳定的结构设计。
例如，模拟蛛网结构的桥梁能够分担荷载，增强结构的稳定性；借鉴企鹅的结构可以提高船舶在海上的稳定性。
(3) 航空航天：仿生设计在航空航天领域可以实现飞行器性能的大幅提升。
例如，学习鱼类的运动原理，设计出更高效的水下机器人；模拟鸟类的羽翼结构，设计出更轻、更适应高空环境的飞机翼。
(4) 交通：仿生设计在交通领域可以提高交通工具的能源利用率和运行效率。
例如，模仿鱼类的游动方式设计出更节能的水下船只；模拟蜜蜂的飞行方式，设计出更稳定、更高速的飞行器。
(5) 医疗：仿生设计在医疗领域可以改善医疗器械和设备的性能和功能。
例如，借鉴蝙蝠的声纳系统设计出更精准的医疗影像设备；模仿蜘蛛丝的结构制造出更具高强度和韧性的医用材料。
仿生工程与创新设计
仿生工程与创新设计随着科技的不断进步，仿生工程和创新设计开始逐渐融入我们的生活。
仿生工程是一门研究借鉴生物系统，将其结构和功能应用于工程设计中的学科。
创新设计则是通过独特的思维方式，将创造性的理念转化为实际的产品或服务。
一、仿生工程的概念与应用领域仿生工程的概念最早由德国生物学家考特·赫克尔提出，他将“形式与功能相互联系”的观念应用于工程设计中，从而开创了仿生工程的研究领域。
仿生工程主要通过研究生物学原理，探索生物系统的结构和功能，并将这些原理应用到机械设计、建筑设计、材料工程等领域。
例如，仿生设计的飞行器可以借鉴鸟类的飞行特点，实现更高效的飞行效果。
另外，仿生工程还可以在医学领域中应用，例如设计仿生假肢、人工心脏等。
二、创新设计的原则与方法创新设计是一种创造性的过程，它要求设计师能够具备独特的思维方式和创造力。
在创新设计中，设计师需要受到启发，找到创新点，并将其转化为实际的产品或服务。
创新设计强调以下原则：首先是用户至上，设计师需要理解用户的需求和期望，以用户为中心进行设计；其次是多学科合作，创新设计需要不同领域的专家共同参与，共同解决问题；最后是不断迭代和改进，设计师需要进行反复的试验和改进，以达到最佳的设计效果。
三、仿生工程与创新设计的结合仿生工程与创新设计可以相互促进，创造出更有创意和实用性的产品或服务。
仿生工程提供了丰富的生物学原理和实例，可以启发设计师的创新思维。
设计师通过借鉴生物体的形式和功能，可以设计出更优秀的产品。
同时，创新设计也可以为仿生工程提供更加多样化和创意的解决方案。
通过创新的设计思维，可以突破传统的思维框架，提供更好的解决方案。
总结：仿生工程与创新设计是一门迅速发展的领域，它们的结合可以为我们的生活带来更多的便利和创新。
当我们面对问题时，可以通过仿生工程的思维方式，从生物系统中寻找灵感，并通过创新设计的方法，将这些灵感转化为实际的解决方案。
相信随着科技的不断进步，仿生工程和创新设计将会在更多领域中发挥重要的作用，为人们的生活带来更多的惊喜和便利。
利用生物仿生原理设计新型材料及结构的创新思路
利用生物仿生原理设计新型材料及结构的创新思路生物仿生学是一门借鉴生物体结构和功能的学科，它提供了许多有关新型材料和结构设计的创新思路。
利用生物仿生原理进行材料和结构设计可以带来许多优势，如轻量化、高强度、高效率和环境友好等。
下面，我将就利用生物仿生原理设计新型材料及结构的创新思路进行探讨。
首先，通过学习和模仿生物体的结构和功能，可以启发我们设计新型材料和结构的想法。
生物体的结构和功能通常经过数亿年的进化，具有高效的性能。
例如，蜜蜂的巢穴结构可以启发我们设计出更坚固、高强度的建筑材料。
另一个例子是鸟类的羽毛结构，它们具有轻盈、保温和防水的特性，这可以启发我们设计出新型的隔热材料或涂层。
其次，生物体的自组装和自修复能力也是我们进行新型材料和结构设计的一个重要思路。
生物体能够在分子或细胞水平上自行组装成复杂的结构，这为我们设计新型材料提供了灵感。
例如，我们可以利用DNA分子的自组装性质设计出具有特定形状和功能的纳米材料。
此外，生物体还具有自修复的能力，这意味着我们可以通过仿生设计创造出能够自行修复损坏的材料和结构，从而延长其寿命和使用效果。
第三，生物体的功能特性也是我们进行新型材料和结构设计的一个重要参考。
例如，许多生物体具有优异的抗污染能力，可以帮助我们设计出抗污染的材料和涂层。
此外，生物体还可以启发我们设计出具有特定功能的材料，如阻燃材料、抗紫外线材料等。
通过借鉴生物体的功能特性，我们可以创造出更加智能化、多功能的材料和结构。
最后，生物体在适应不同环境压力方面的策略也给了我们进行新型材料和结构设计的启示。
生物体适应各种极端环境的策略可以帮助我们设计出具有特殊性能的材料和结构。
例如，北极熊的毛发可以启发我们设计出更好的隔热材料，深海生物的抗高压策略可以帮助我们设计出耐高压的材料等。
综上所述，利用生物仿生原理进行新型材料和结构设计是一种富有创新性的思路。
通过学习和模仿生物体的结构和功能，我们可以获得许多创新的设计思路。
产品创意设计仿生法
产品创意设计仿生法引言产品设计是为了满足用户需求而进行的创意和创新活动。
在设计过程中，仿生法是一种常用的方法，它通过借鉴自然界的设计，将自然界的生物、结构和功能应用到产品设计中。
本文将介绍仿生法的概念、原理和应用，并探讨如何利用仿生法进行产品创意设计。
仿生法的概念仿生法（Biomimicry）是指受到自然界生物体的形态、结构和功能的启发，将其应用到工程设计中的一种方法。
生物体经过数百万年的进化和优化，具有许多优秀的设计和功能。
仿生法通过观察和学习自然界的设计，将其运用到产品设计中。
这种方法可以提供创新的解决方案，从而满足人类的需求。
仿生法的原理仿生法的原理基于对自然界的观察和学习。
通过深入研究自然界中的生物，我们可以发现许多突出的设计原则和解决方案。
以下是一些常见的仿生法原理：结构优化自然界中的生物体具有优秀的结构，可以承受外部的压力和负荷。
通过学习这些结构，可以设计出更轻、更强的产品。
功能优化生物体的各个部分都具有特定的功能。
通过研究这些功能，可以设计出更高效、更智能的产品。
特殊功能自然界中的生物体有着许多独特的功能，如鸟类的飞行、蜘蛛网的强韧等。
这些功能可以用于产品设计，帮助解决难题。
生物材料生物体在进化过程中形成了特殊的材料，如贝壳的坚硬、蜘蛛丝的高强度等。
通过学习这些材料，可以设计出更优质的产品。
仿生法在产品创意设计中的应用航空航天领域仿生法在航空航天领域的应用非常广泛。
例如，研究鸟类的飞行原理可以帮助设计更优秀的飞行器。
同时，学习鱼类的游泳方式可以改进潜水器的设计。
建筑设计仿生法在建筑设计中也有很多应用。
例如，通过学习蜂巢结构，可以设计出更坚固而轻巧的建筑材料。
同时，研究植物的自然通风原理可以改进建筑物的通风系统。
交通工具设计交通工具的设计也可以借鉴自然界的设计原理。
例如，通过仿生法，可以设计出更节能、更环保的汽车。
同时，学习昆虫的运动方式可以优化轮胎的设计，提高汽车的操控性和安全性。
生物材料中的仿生设计原理
生物材料中的仿生设计原理随着科技的不断发展，生物材料技术已经广泛应用于医学、工业、环保等领域，成为当今研究的热点之一。
而在生物材料的设计与应用过程中，仿生设计原理则成为了一个不可或缺的部分。
那么，究竟什么是仿生设计？它在生物材料设计中又扮演了哪些重要的角色呢？下面将重点探讨这个问题。
什么是仿生设计？仿生设计，顾名思义，是指将生物学中的天然机制、形态等特点应用于人工设计中的一种方法。
简单来说，就是通过对自然界中生物的结构、功能进行理解和模仿来设计出更好的产品或系统。
昆虫翅膀、海螺壳、玫瑰花瓣等自然界中的物品，在人工设计过程中都可以被借鉴，通过仿生设计原理，实现结构优化、功能提升等目的，同时也在一定程度上实现了环保和节能的目标。
生物材料中的仿生设计原理则是将仿生设计的思想应用到材料设计中。
我们都知道，自然界中的生物材料中有很多精妙的结构和特性，这些结构和特性对于生物体的生存和发展都起到了至关重要的作用。
而科学家们则通过对这些结构和特性的深入研究和模仿，设计出了许多具有优良性能的仿生材料。
下面，举几个例子来说明。
1. 珊瑚骨架中的仿生设计原理珊瑚骨架中的微观结构非常复杂，但是它能够同时拥有优秀的力学性能与光学属性。
科学家们通过对这种结构的深入研究，发现其中的微观孔隙和柱状结构可以在复杂力学应变条件下保持整体稳定性，并且可以通过改变孔隙的大小和间距来控制光学属性，从而在仿生材料的设计中得到应用。
2. 树叶表面纳米结构的仿生设计原理树叶表面普遍具有微米至纳米级别的结构，这些结构对于生物体的末梢和叶片表面的湿润性起到了至关重要的作用。
珍珠在造形过程中也利用了类似的纳米结构。
通过仿生设计原理，科学家们开发出了一种具有自清洁性和抗污性的仿生材料，可以广泛应用于建筑、医疗等领域。
3. 地衣体表皮中的仿生设计原理地衣体表皮的微观结构可以抵御外部环境对生物体的破坏，同时也可以对水分进行调节。
通过仿生设计原理，科学家们成功地研发出了一种新型涂层材料，可以实现防水、抗紫外线、抗污、抗氧化等多种功能，具有良好的应用前景。
工程学仿生结构创新案例
工程学仿生结构创新案例你看啊，蜜蜂那小脑袋可聪明着呢。
它们造的蜂巢，那结构简直是建筑界的大师级作品。
蜂巢是由一个个六边形的小格子组成的，为啥是六边形呢？这里面可大有学问。
如果是圆形，那它们就没办法紧密地挨在一起，中间会有很多空隙，浪费空间；要是方形呢，在材料相同的情况下，又没有六边形那么稳固。
六边形就完美地平衡了这两点，空间利用率贼高，而且结构超稳定。
人类的工程师们就从中得到灵感啦。
比如说一些大型的展馆或者体育馆的建筑设计，就借鉴了蜂巢的结构。
这样的建筑又宽敞又结实，还能节省建筑材料。
就像北京的水立方，它的外立面和蜂巢一样，都是那种充满几何美感又很实用的结构。
那些看似像泡泡一样的小单元组合在一起，不仅让建筑看起来非常酷炫，而且还能很好地分散压力，就像蜂巢能承受很多重量一样。
这蜂巢结构的创新应用，简直就是大自然给人类的建筑秘籍啊！再给你说个好玩的仿生案例，那就是模仿荷叶的自清洁结构。
荷叶你肯定见过吧，荷叶上总是干干净净的，水珠在上面滚来滚去，还能把灰尘带走。
这是为啥呢？原来荷叶表面有很多微小的凸起，这些凸起上面又有更细小的绒毛，这种特殊的结构让水和灰尘都很难附着在上面。
那工程师们就想啊，要是把这种结构用在建筑或者汽车表面多好。
于是就有了那种具有自清洁功能的涂料和材料。
比如说有些高楼大厦，用了这种仿生的涂料后，下雨天的时候，雨水就能把建筑表面的脏东西冲掉，就不用像以前那样还得专门请人来清洗，又省钱又环保。
汽车也一样啊，有了这种仿生结构的表面处理，车子就不容易脏，一直都能保持亮晶晶的，就像荷叶一样干净清爽，多棒！还有一个特别厉害的，就是仿照啄木鸟头部结构设计的安全帽。
啄木鸟天天在树上啄啊啄的，它的脑袋就像一个超精密的减震器。
它的头骨结构很特殊，脑部的组织和头骨之间有很小的空隙，里面充满了液体，当啄木鸟啄树的时候，这种结构可以很好地缓冲冲击力，保护它的大脑不受伤害。
人类的工程师就把这个原理用到了安全帽上。
生物仿生学原理对工程设计创新意义
生物仿生学原理对工程设计创新意义生物仿生学是指从生物体的结构、功能、行为等方面，通过深入了解生物系统的原理，从中汲取灵感，并将其运用于工程设计中。
生物仿生学在工程设计中的应用已经取得了显著的成果，并带来了许多创新的设计理念和技术。
本文将探讨生物仿生学原理对工程设计的创新意义。
首先，生物仿生学原理能够提供工程设计师以前所未有的灵感和思路。
生物界拥有无数种生物体，它们经过数亿年的演化和适应，形成了各种卓越的结构和功能。
通过学习生物体的结构和机理，可以发现各种独特而高效的设计和运作原则，这些原则可以直接应用于工程设计。
例如，借鉴植物的结构，可以设计出更高效的建筑物和桥梁，借鉴昆虫的飞行原理，则可以设计出更先进的飞行器。
生物仿生学不仅可以引发创造性的工程设计思路，还能够提供解决问题的新途径。
其次，生物仿生学原理能够改善工程设计的性能和效率。
生物体在自然界中承担着各种各样的任务，并通过其结构和机制，能够以高效且节能的方式完成这些任务。
工程设计师可以通过仿生学原理，将这些优秀的特性引入到工程领域中，从而改善设计的性能和效率。
例如，鲨鱼皮肤表面的纳米结构启发了防污涂层的设计，使得材料表面具有了类似鲨鱼皮肤的特性，能够有效抵抗沾污和腐蚀。
再例如，莲花叶片的微观结构启发了超疏水表面的设计，使得液滴在其上可以快速滚落，从而实现了自清洁的效果。
生物仿生学的应用不仅可以提高工程设计的性能，还可以减少资源的浪费，实现更加可持续发展。
此外，生物仿生学原理能够拓宽工程设计的领域和范畴。
生物界充满了各种复杂和多样的结构与功能，涉及到物理学、化学、机械学等多个学科领域。
通过学习生物体的原理，工程设计师可以将不同学科领域的知识结合起来，从而创造出独特而复杂的设计。
例如，蜜蜂的集群行为和蜘蛛网的原理启发了城市交通系统的设计，通过仿生学的理念，可以实现交通系统的优化和提高交通效率。
生物仿生学的跨学科性质为工程设计提供了更广阔的创新空间，使得设计师能够从更多的角度思考问题，提供更加独特的解决方案。
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如人的每只手有14个关节，20个自由度，如果完 全仿人手结构，会造成结构复杂、控制也困难的局面 。所以仿二指和三指的机械手在工程上应用较多。
第五章仿生原理与创新设计
4、仿生的结果具有多值性： 要选择结构简单、工作可靠、成本低廉、使用寿命
研究生物系统的结构和特征、并以此为工 程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构 成的科学,称为仿生学（bionics）。
第五章仿生原理与创新设计
第五章 仿生原理与创新设计
第一节 仿生学与仿生机械学概述 一、仿生学
研究生物系统的结构和特征、并以此为工 程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构 成的科学,称为仿生学（bionics）。
一、鱼类摆动推进的泳动力学原理
身体波浪式摆动推进
尾鳍摆动式推进
第五章仿生原理与创新设计
二、鱼类推进系统的结构
第五章仿生原理与创新设计
三、游动仿生机器人实例
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
仿生企鹅
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
二.蛇行机器人
第五章仿生原理与创新设计
二.蛇行机器人
第五章仿生原理与创新设计
二.蛇行机器人
第五章仿生原理与创新设计
二.蛇行机器人
第五章仿生原理与创新设计
第五节 飞行与仿生机构的设计
一、飞行仿生机器人的翅
1、以静电致动方的仿生扑翼
1) 扑翼结构
蜂 鸟
飞行昆虫的特征如外部骨骼、弹性关节、
变形胸腔以及伸缩肌肉等为我们设计微型飞行
第五章仿生原理与创新设计
仿生学的研究内容主要有： 1、机械仿生：
研究动物体的运动机理，模仿动物的地面 走、跑、地下的行进、墙面上的行进、空中的 飞、水中的游等运动；运用机械设计方法研制 模仿各种生物的运动装置。
第五章仿生原理与创新设计
2、力学仿生： 研究并模仿生物体总体结构与精细结构的
静力学性质，以及生物体各组成部分在体内相 对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。
二、拟人型步行机器人
第五章仿生原理与创新设计
二、拟人型步行机器人
MIT的仿人机器人
第五章仿生原理与创新设计
二、拟人型步行机器人
日本本田asimo仿人机器人
第五章仿生原理与创新设计
二、拟人型步行机器人
日本本田asimo仿人机器人
第五章仿生原理与创新设计
北京理工大学的仿人机器人—打太极拳
第五章仿生原理与创新设计
仿生机械手录像之八
第五章仿生原理与创新设计
第三节 步行与仿生机构的设计
一、有足动物腿部结构与运动分析
人腿部运动分析 大腿相对股骨关节转动角度 小腿相对膝关节转动角度 足底运动 —— 足底着地，足底平放，足底推离
鸟类腿部运动分析 大腿相对股骨关节转动角度 小腿相对膝关节转动角度
第五章仿生原理与创新设计
例如，模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑， 模仿股骨结构建造的立柱，既消除应力特别集 中的区域，又可用最少的建材承受最大的载荷 。
第五章仿生原理与创新设计
3、电子仿生： 模仿动物的脑和神经系统的高级中枢的智
能活动、生物体中的信息处理过程、感觉器官 、细胞之间的通信、动物之间通信等，研制人 工神经元电子模型和神经网络、高级智能机器 人、电子蛙眼、鸽眼雷达系统以及模仿苍蝇嗅 觉系统的高级灵敏小型气体分析仪等。
第五章仿生原理与创新设计
第五章 仿生原理与创新设计
第一节 仿生学与仿生机械学概述 一、仿生学
竹鸢
楼兰古城的 有翼天使
木牛流马
第五章仿生原理与创新设计
第五章 仿生原理与创新设计
第一节 仿生学与仿生机械学概述 一、仿生学
第五章仿生原理与创新设计
第五章 仿生原理与创新设计
第一节 仿生学与仿生机械学概述 一、仿生学
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计理与创新设计
法国DIY扑扇翼
第五章仿生原理与创新设计
鸟的内部结构 视频二 视频一
第五章仿生原理与创新设计
扑翼机测试
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
第六节 游动与仿生机构的设计
长、制造维护方便的仿生机构方案。 5、仿生设计的过程也是创新的过程： 要注意形象思维与抽象思维的结合，注意打破定
势思维并运用发散思维解决问题的能力。
第五章仿生原理与创新设计
第二节 仿生机械手
一、仿生机械手的机构组成 1、仿生机械手机构的运动副及自由度
仿生机械手的机构一般为开链 机构，由若干构件组成。
第三节 步行与仿生机构的设计
一、有足动物腿部结构与运动分析
四足动物腿部运动分析 前腿运动-大腿相对于小腿是向后弯的； 后腿运动-大腿相对于小腿是向前弯的。
第五章仿生原理与创新设计
二、拟人型步行机器人
第五章仿生原理与创新设计
二、拟人型步行机器人
第五章仿生原理与创新设计
二、拟人型步行机器人
第五章仿生原理与创新设计
中国的外骨骼
第五章仿生原理与创新设计
美国雷神公司的外骨骼
第五章仿生原理与创新设计
美国雷神公司的外骨骼
第五章仿生原理与创新设计
美国洛克希德马丁公司的外骨骼
第五章仿生原理与创新设计
三、多足步行仿生机器人 四足走行动作的运动机理与分析 四足步行相：三足着地，四足的交替运动顺序 小跑相：三足着地与二足着地交替进行 跑相：三足着地、二足着地、单足着地交替进行
器提供了借鉴思路。
第五章仿生原理与创新设计
两自由度胸 腔式扑翼驱 动机构
两自由度胸 腔式扑翼驱 动机构拍翅 微飞行器
第五章仿生原理与创新设计
2）仿生扑翼机构设计
第五章仿生原理与创新设计
二、飞行仿生机器 人实例
第五章仿生原理与创新设计
微型飞行机器人
第五章仿生原理与创新设计
苍蝇机器人
第五章仿生原理与创新设计
第四节 爬行与仿生机构的设计
一、仿生爬行机器人机构 1、爬壁机器人 2)吸附机构 真空吸盘、磁铁等。
第五章仿生原理与创新设计
爬行壁虎机器人
第五章仿生原理与创新设计
一、仿生爬行机器人机构
第五章仿生原理与创新设计
一、仿生爬行机器人机构
第五章仿生原理与创新设计
一、仿生爬行机器人机构
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
双足跑步机器人的运动状态
第五章仿生原理与创新设计
人体骨骼
第五章仿生原理与创新设计
日本的外骨骼
第五章仿生原理与创新设计
机器人外骨骼
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
川崎的可负重30kg的外骨骼
第五章仿生原理与创新设计
可助瘫患者站立的外骨骼
第五章仿生原理与创新设计
5、信息与控制仿生： 模仿动物体内的稳态调控、肢体运动控制、
定向与导航等。例如研究蝙蝠和海豚的超声波 回声定位系统、蜜蜂的“天然罗盘”、鸟类和 海龟等动物的星象导航、电磁导航和重力导航 ，可为无人驾驶的机械装置在运动过程中指明 方向。
第五章仿生原理与创新设计
二、仿生机械学
仿生机械（bio-simulation machinery） ，是模仿生物的形态、结构、运动和控制，设 计出功能更集中、效率更高并具有生物特征的 机械。
n-构件数，k-运动副数，Pk-运动副约束数
第五章仿生原理与创新设计
手臂的自由度为 F=6×19-(2×1+3×2+4×6+5×11)=27 手指部分的自由度为 F=6×15-（4×5第+五5章×仿生1原0理）与创=新设2计0
二、仿生机械手实例
三指机械手 五指机械手
人工肌肉
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
在腿足机构的端点连接吸掌以后, 对掌机构的 要求主要有:
(1) 掌的姿态可以调节控制，以便在地壁过渡 行走时适应壁面法线方向；
(2) 调节掌机构的驱动装置尽可能安装到机器 人机体上；
(3) 爬壁机器人在壁面上移动时, 处于支撑相 的掌与足端应没有限制转动的强迫约束。
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新设计
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/12/11
第五章仿生原理与创新设计
仿生机械手录像之三
第五章仿生原理与创新设计
仿生机械手录像之四
第五章仿生原理与创新设计
钢琴欣赏-注意手指的动作
第五章仿生原理与创新设计
弹钢琴的指法-轮指
第五章仿生原理与创新设计
仿生机械手录像之五
第五章仿生原理与创新设计
仿生机械手录像之六
第五章仿生原理与创新设计
仿生机械手录像之七
第五章仿生原理与创新设计
第五章仿生原理与创新 设计
2020/12/11
第五章仿生原理与创新设计
第五章 仿生原理与创新设计
第一节 仿生学与仿生机械学概述 一、仿生学
第五章仿生原理与创新设计
第五章 仿生原理与创新设计
第一节 仿生学与仿生机械学概述 一、仿生学
第五章仿生原理与创新设计
第五章 仿生原理与创新设计
第一节 仿生学与仿生机械学概述 一、仿生学
第四节 爬行与仿生机构的设计
一、仿生爬行机器人机构 1、爬壁机器人
1)足-掌机构 为了使仿生爬行机器人具有近似于爬行动物 的运动特性，爬壁机器人对足-掌机构都有特殊 的要求。