有趣的仿生学ppt课件

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仿生技术ppt课件

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如,北京人民大会堂西侧的“巨蛋”——国家大剧院、 国外采用壳体结构的建筑有巴塞罗那圣约迪体育馆、 德国汉诺游泳馆、日本代代木竞技场、法国里昂火车 站等。
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大自然中万物的空间形态、结构、特征,都是生命本 能地适应生长、进化环境的结果
仿生形态设计是人们在长期向大自然学习的过程中, 经过积累经验,选择和改进其功能、形 态,而创造的 更优良、多样时,由于航速快,会使机翼 产生颤振而阻碍运动,甚至会引起机翼折断而 机毁人亡。这一问题,曾经使设计师绞尽脑汁, 最后终于在机翼前缘安放一个加重装置才有效 地解决了这一难题。后来人们从动物学上了解 到,小蜻蜒的翅膀前缘上方都有一块深色的角 质加厚区——翅痣。翅痣是蜻蜒的消颤振装置。 蜻蜒快速飞行,就是靠翅痣调整翅膀的振动来 实现的。
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。从这个意义上讲,仿生形态的挖 掘是我们创新设计取之不尽的智慧源泉。
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英国南安普敦大学和帝国理工学院研究人员利用电活性聚合物来 制作机翼,并利用电脑模型计算出最佳的机翼机构。只需施加电 压,薄膜机翼就能在飞行中像蝙蝠翅膀一样收缩伸展。这种新型 机翼中没有任何机械部件,更像人造肌肉,能根据所承受的作用 力改变形状。
研究人员将这种薄膜机翼安装在无人机上,无人机在短暂的海面 滑翔飞行测试中取得了不错的效果。
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人类不具备的许多感官特征而在生物界的 众多动物身上存在。
如水母能感受到冰声波而准确地预知风暴; 蝙蝠能感受到超声波; 鹰眼能从三千米高空敏锐地发现地面运动
着的小动物; 蛙眼能迅速判断目标的位置、运动方向和
速度,并能选择最好的攻击姿势和时间。
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动物仿生学.ppt

动物仿生学.ppt
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小结
对人脑的探索,可以展望未来的电子 计算机有可能具有生物原理的功能。同它 相比,现在的电子计算机只能作为算盘。
对植物光合作用的研究,将为延长人类 的寿命、治疗疾病提供一个崭新的医学发 展途径。
对生物体结构和形态的研究,有可能使未 来的建筑、产品改变模样。使人们从“城 市”这个人造物理环境中重新回归“自 然”。
仿生设计的发展
此后,仿生技术取得了飞跃的发展,并获得了广 泛的应用。仿生设计亦随之获得突飞猛进的发展, 一大批仿生设计作品如智能机器人、雷达、声纳、 人工脏器、自动控制器、自动导航器等等应运而 生。
近代,科学家根据青蛙眼睛的特殊构造研制了电 子蛙眼,用于监视飞机的起落和跟踪人造卫星; 根据空气动力学原理仿照鸭子头形状而设计的高 速列车;模仿某些鱼类所喜欢的声音来诱捕鱼的 电子诱鱼器;通过对萤火虫和海蝇地发光原理的 研究,获得了化学能转化为光能的新方法,从而 研制出化学荧光灯等等。
在我国,早就有着模仿生 物的事例。相传在公元前三千 多年,我们的祖先有巢氏模仿 鸟类在树上营巢,以防御猛兽 的伤害;四千多年前,我们的 祖先“见飞蓬转而知为车”, 即见到随风旋转的飞蓬草而发 明轮子,做有装成轮子的车。 古代庙宇中大殿之前的山门的 建造,就其建筑结构来看,颇 有点像大象的架势,柱子又圆 又粗,仿佛像大象的腿。

仿生设计ppt课件

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信息仿生
水母耳与电子耳
“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) “水母耳”风暴预测仪 可提前15小时左右预报风暴
控制仿生
研究生物机体控制系统的结构与功能原理,并 用这些原理去改进现有的或建造新型的自动控制 系统。 当前研究较多的是体内稳态、反馈调节、肢体 运动控制、动物的定向与导航、生态系统的涨落 和人-机合作。 .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
仿生设计
主要内容

仿生学概念 仿生学的研究方法 仿生与工程技术
一、仿生学简介
仿生学(Bionics)
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
凤蓬草 鱼尾 人眼晶状体 生物电 鸟 轮子 船橹 透镜 电池 飞机
生活中的仿生学
动物体的结构对功能的适应性
信息仿生
青蛙与电子蛙眼
青蛙的视觉系统
由透镜(晶状体) 在视网膜上形成光 学图像后,经过视 细胞、双极细胞、 输出细胞(神经节 细胞)而送往大脑 中枢
信息仿生
青蛙与电子蛙眼
神经节细胞有4种: 1. “边缘侦察器”:感受外围 物体的边缘 2. “昆虫侦察器”:感受移动 的昆虫 3. “事件侦察器”:感受亮度 的变化 4. “光强减弱感受器”:感受 光线减弱时阴影的暗色部分 ★ “电子蛙眼”:人造卫星跟 踪系统、雷达系统、信息处 理系统等
结构适应于功能是动物中的
普遍现象
不同的动物,其形态结构特
征可以有相当大的差别。动 物为适应自然的选择,产生 了各种各样的形态特征。

《有趣的仿生学》PPT课件

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5.伪装之王变色龙
▪ 变色龙学名叫“避
役”,它行动迟缓,
面目可憎,浑身灰黑
色,布满了疙瘩,可
是它在一昼夜中能变
换六七种颜色。原来,
变色龙的表皮上有一
个变幻无穷的“色彩
仓库”,贮藏着黄、
绿、蓝、黑等各种色
素细胞,一旦周围的
光线、温度和湿度发
生了变化,变色龙就
随之改变体色。
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▪ 仿的是我哟
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4.导弹命名“响尾蛇”
▪ 响尾蛇是一种毒性很 强的蛇,它有一种能 探测周围环境中温度 变化的红外线感受器, 长在眼睛与鼻孔之间 的颊窝里。由于响尾 蛇具备了这种红外线 感受器,在黑暗中也 能准确无误地捕获猎 物。
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▪ 美国的海军武器研究 中心,利用这一原理, 研制出一种空对空导 弹的敏感器件,能够 探测来自目标的红外 辐射,从而紧紧盯住 目标不放,直至把目 标摧毁。这种导弹被 命名为“响尾蛇导 弹”。
有趣的仿生学
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▪ 仿生学作为一门独立的学科,形成于20世 纪60年代,它是研究生物系统的结构性质、 能量转换和信息加工的处理过程,用来改 善现有的或创造出崭新的机械、仪器、建 筑结构和工艺过程的边缘学科。仿生技术 是发展现代高新技术的重要途径之一。
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1.我国最早的仿生师——鲁班
▪ 我国古代杰出的工匠鲁班, 在一次上山砍树时,不小 心被一棵小草划破了手, 他好奇地摘下草叶观察, 发现叶子的边缘有许多锋 利的小齿,于是突发奇想, 把铁片磨上细齿用来割断 木头,从而发明了常用的 伐木工具——锯。锯的发 明是鲁班从带齿的叶片得 到的启发。

仿生智能材料--ppt课件

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在机翼结构中使用磁致伸缩致动器,可使机翼 阻力降低85%。
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智能材料与住宅智能化
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(1)多功能砖
具有变通性和智能性。 主要由四个分层构成: 第一层是功能层,能感受来自周围的声能、热能、光能, 并能控制这些能量的输出;
第二层是通讯层,能为居住者提供内外通信联系的通道;
第三层是输送通道,可以用来输送水和其它材料;
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仿生材料(Bio-inspired): 受生物启发或者模拟生物的各种特性而
开发的材料。 材料的仿生包括模仿天然生物材料的成
分和结构特征的成分、结构仿生、模仿生 物体中形成材料的过程和加工制备仿生、 模仿生物体系统功能的功能仿生。
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二、 智能材料
1、什么是智能材料?
仿生学是一门生命科学、物质科学、信息 科学、数学和工程技术等学科相互渗透而结合 成的一门边缘科学。
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2、生物材料和仿生材料 自然界存在的天然生物材料有着人工材
料无可比拟的优越性能。
生物材料通常有两个定义,一是有生命过 程形成的材料,如结构蛋白(蚕丝等)和 生物矿物(骨、牙、贝壳等),另一个是 指生物医用材料(Biomedical materials), 其定义随医用材料的发展不断发展,指用 于取代、修复活组织的天然或人造材料。
材料一般分为结构材料和功能材料两大类。对 结构材料主要要求其机械强度,而对功能材料 侧重于其特有的功能。
功能材料
对来自外界或内部的各种信息具有感知能力的 敏感材料
在外界环境或内部状态发生变化时能对之作出 适当的反应并产生相应动作的驱动材料
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仿生学的发展ppt课件

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仿生学的应用可涉及所有技术领域和大多数应用领域。
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仿生学的含义
仿生学广义的理解是:仿生学这门学科研究生物系统各种各 样 的特征(包括物质、能量、信息等),作为模拟对象逐步改 善现代 技术设备并创造新的工艺技术。
仿生学狭义的理解是:仿生学是研究生物接收、传递、加工 信 息的方法及其机制。作为模拟对象,设计各种各样自控机的 科学。
科学与技术创新的动力与源泉
科学:反映现实世界的客观规律的知识体系。 科学研究的动力与源泉来自于:
求知欲、好奇心(事实); 事物变化规律的探索(规则); 新方法、新工具与新问题。
科学的目的是求知和求真。
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科学与技术创新的动力与源泉
技术的目的在于满足需求和市场的竞争。 其动力与源泉来自: 源于人们实践经验累积与创造欲望; 源于科学发现引发的技术创新,创造的新工艺、新方法、新产品
、 新体系; 源于对自然界生物结构、功能、行为以及相互作用的学习与
模 仿; 源于需求与市场竞争的推动。
学习自然,运用规律——发明与创造 24
科学与技术创新的动力与源泉
科学与技术固然性质与目标不同,但它们仍有共同 和相关之处:
都源于人的创新欲望; 都源于对自然和社会的认知和学习; 科学与技术互为条件,互相促进; 都受到社会需求、社会环境、社会文化的制约和推动。
雕塑
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结 构 几何:欧氏几何(平面、立体、1,2,3维)、非欧几 何(拓扑、分形、统计) 物理:异相耦合、同相结构
材 料 组成(成分)、组织、结构(宏观、介观、微观)
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过 程
短:反应(快速)、动作(体育、武术)
ห้องสมุดไป่ตู้
食虫草
跳高

产品仿生设计案例优质PPT课件

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我们都知道把海螺放在耳边就能听见 “海的声音”,这一原理正是因为海 螺的内部腔体属于不规则螺旋结构, 内部空气会因为人耳的靠近,距离变 化后内部产生强大的反作用力,从而 形成“海的声音”。 盈通从海螺的这种内部结构中吸收设 计精髓,利用海螺腔体设计了特殊风 道,风道属不规则螺旋体结构。 运行长时间的情况,你也不会感觉有 任何噪音。
蝴蝶 法蓝瓷
设计师以柔美的色彩与线条,勾勒出蝴蝶或 动或静的姿态,看似精致却又充满张力,看似飞 舞却又静谧优雅。杯盘上,翩翩起舞的蝴蝶,似 乎正收敛它那微微颤动的翅膀,栩栩如生地停驻 在朵朵水仙上,动中有静,静中带动。将蝴蝶的 “形美”与“神美”于瓷器的方寸之间表露无遗。
鱼尾 沙滩垃圾桶
沙滩上却是很难找到垃圾桶,这里就 有设计师采用的鱼尾型的仿生形态设计, 设计了一款专沙滩上使用的垃圾桶。可以 非常方便的插进沙子里面,当然是可以随 处移动的。
“蜂房(Hive)”是一套环绕立体声音箱, 6 角形 的蜂巢设计,可以从8个到30个扩展, 你可以 调整角度或安装在房间的任何地方, 以便获得最佳 的音响效果。
蜂 房
音 响
香水瓶
1981年法国超现实主义艺术大师 萨尔瓦多·达利,
根据油画作品《头戴玫瑰的女人》, 设计出香水《达利之花》,
此款香水的外轮廓和凸起部分想成了 一个奥妙的女性躯体,
苍耳 尼龙搭扣
瑞士有一位尼龙搭扣的发明者乔治, 他是一位很喜欢打猎的工程师,
每次打猎归来衣物上都粘满草籽(苍耳属植物), 有一次,当他把刚摘下来的草籽用放大 镜深入细致地进行观察,
看到那些草籽上有诸多小钩子,根据这个原理, 经过多次试验和研究,
他制造了一条布满尼龙小钩的带子和一条布满 密密麻麻尼龙小环的带子。 扣在一起被称为尼龙搭扣。

(精选课件)仿生学PPT课件

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据英国(《泰晤士报》等媒体日前报道, 一名自颈椎以下瘫痪的美国男子借助一个与 计算机相连的植入器和人造手臂,就可通过 思维打开电视机、看电子邮件和处理其他一 些日常事务,此类大脑植入将最终使重度残 疾人能够控制轮椅和人造假肢。
这是迄今为止人类朝着开发“仿生学系 统”迈出的最大一步,它有可能使那些失去 肢体的人恢复神经运动的功能。日前出版的 《自然》杂志详细介绍了这项历时30多年的 研究所取得的非凡成果。
■技术仍待改进成熟 大脑与计算机的交互作用以前曾在人类和动物身上示
范过,而目前的这些进展是迄今朝着开发“仿生学系统” 迈出的最大一步,它们可恢复丧失四肢控制的人的神经功 能。在上个世纪70年代上映的电视连续剧《六百万美元的 人》中,科学家利用撞击受害者斯蒂夫·奥斯丁心灵控制的 仿生假肢,重塑了他的身体。当时,这种概念纯属是种幻 想,如今,这项仿生术经历了30多年的攻关研究后终于取 得了骄人的成果。
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医学仿生学是仿生学的一个新学科,是仿生学在医学领域的应用,具体 表现为用仿生学技术修复身体功能,它依赖生物技术、工程学、信息与通信 技术、医学和纳米技术等研究领域。仿生学躯体在科幻小说中出现已有几十 年了。现在,研究人员创造出高科技装置,帮助人们重获行走、看和听的能 力。
医学仿生学几个关键领域的研究正在进行中,并已取得很大的成就,但是 仍然处于发展初期(婴儿期)。仿生装置正向更易于控制、更轻、更小、更 逼真而价格不太昂贵的方向发展。
附近神经细胞的电子信号。这些信号又通过 翰教授说,“这些结果展示了令人喜悦的前
微小的金属丝传输到一个镶嵌在患者头皮上 景,有一天,人们将用这些大脑信号刺激肢 方的一英寸大小的钛基座上。一根电线将这 体的肌肉,有效地通过一像着移 恢复大脑对肌肉的控制。”
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2.高速运转的恐龙钻头
鸭嘴龙是史前巨型爬 行动物,它的牙床上 重重叠叠地长了约600 颗牙齿,它们的牙齿 是双层的,如果上面 的牙齿磨掉了,下面 的牙齿会补上去。外 层的牙不能用了,内 层的牙齿会自动补上 去,继续使用。
机械师模仿鸭嘴龙牙齿的 排列形状,设计制成了一 种恐龙钻头。这种新钻头 模仿鸭嘴龙的牙齿,装了 两层,内层的齿嵌在较软 的材料上,当外层的齿磨 坏了不能使用时,钻头继 续旋转,就会将这层软材 料磨掉,露出内层的齿, 于是钻头又可以继续钻进 了。这种钻头减少了调换 钻头的麻烦,其钻进速度 是一般钻头的2倍。
6.鳄鱼“流泪”的启示
凶残的鳄鱼在吞食猎物时, 总是流着“悲伤”的眼泪, 其实它们是在排泄体内多余 的盐分。生活在咸水或海水 中的动物,体内都有一种特 殊的结构——盐腺,各种盐 腺的构造基本一样:中间是 一根导管,并向四周辐射出 几千根细管,跟血管交织在 一起,把血液中多余的盐分 离析出来,再通过中央的导 管排泄到体外。
盐腺是动物天然的 “咸水淡化器”。科 学家从鳄鱼的流泪中 得到启示,模仿盐腺 的构造原理,研制出 一种体积小、重量轻、 效率高、价格低的 “仿生海水淡化器”, 从根本上解决了海水 淡化的难题。
7.啄木鸟与新型安全帽
啄木鸟一天可发出约600 次的啄木声,每啄一次的 速度可达每秒55km,比 空气中的音速还快1.6倍, 而它的头部摇动的速度更 快,约每小时2 080km, 比射出的子弹还要快1倍 多。此时,它头部所受到 的冲击力约为所受重力的 1000倍,而一辆时速为56 km的汽车撞在一堵墙上, 受到的冲击力仅为所受重 力的10倍。为什么啄木鸟 头部可以受到那么大的力 却不会得脑震荡?
有趣的仿生学
仿生学作为一门独立的学科,形成于20世 纪60年代,它是研究生物系统的结构性质、 能量转换和信息加工的处理过程,用来改 善现有的或创造出崭新的机械、仪器、建 筑结构和工艺过程的边缘学科。仿生技术 是发展现代高新技术的重要途径之一。
1.我国最早的仿生师——鲁班
我国古代杰出的工匠鲁班, 在一次上山砍树时,不小 心被一棵小草划破了手, 他好奇地摘下草叶观察, 发现叶子的边缘有许多锋 利的小齿,于是突发奇想, 把铁片磨上细齿用来割断 木头,从而发明了常用的 伐木工具——锯。锯的发 明是鲁班从带齿的叶片得 到的启发。
原来啄木鸟头部的构造与众 不同,它的脑壳非常坚硬, 周围还有一层海绵状的骨骼, 里面吸附着很多液体,能起 消震作用,头部两侧还有强 有力的肌肉系统,也能起到 防震作用。科学家由此得到 启示,设计了一种新型安全 帽:外壳坚固,里层松软, 帽子下部有一个保护领圈, 避免因突然而来的旋转运动 所造成的脑损伤。经过实验, 比一般防护帽效果好得多。
吓人仿生
有趣仿生
问ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ:刚才讲了几种仿生例子?
本设计以仿生学的方法,利用海星的结构 和肢体语言演化为建筑的肢体语言,使建 筑具有生命力。
仿的是我哟
4.导弹命名“响尾蛇”
响尾蛇是一种毒性很 强的蛇,它有一种能 探测周围环境中温度 变化的红外线感受器, 长在眼睛与鼻孔之间 的颊窝里。由于响尾 蛇具备了这种红外线 感受器,在黑暗中也 能准确无误地捕获猎 物。
科学家仿照变色龙,制成 了一种既能自动改变颜色, 又始终与环境保持一致的 军装。这种军装用一种对 光线变化很敏感的化学纤 维织成的布料制成,士兵 穿上这种军装,可以放心 地从白色的沙滩上登陆, 在森林里军装是深绿色, 在草地时又变成麻黄色的 了。
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