水下软体机器人柔性驱动方式及其仿生运动机理研究进展

 随着水下作业要求的增加以及软体机器人技术的发展,水下软体机器人的研究成为水下机器人的一个前沿方向。用人工肌肉实现驱动控制并能实现仿生运动的水下软体机器人成为相关领域的研究热点。本文介绍现有水下软体机器人中7类人工肌肉驱动方式,再根据水下软体机器人推进形式,按5种仿生运动形式介绍了现有的水下软体机器人,最后展望了水下软体机器人未来在水下勘探的应用前景。     

结构化水凝胶的仿生润滑研究进展

关节系统优异的摩擦学性能源于软骨表面瓶刷状生物大分子的水化、软骨本身的层状/梯度化结构以及特殊的应力耗散机制,三者协同作用促成了低摩擦、高承载及长寿命的关节软骨体系.受天然关节软骨系统生物润滑机制的启发,科学家们开发了一系列摩擦学性能优异的结构化水凝胶材料.本文综述了结构化水凝胶的仿生润滑研究进展,剖析了其作为关节软骨替代材料的潜在应用价值.最后讨论了结构化水凝胶目前存在的问题以及未来的发展方向.     

大壁虎运动体态及其与步态相关性的实验研究

用高速摄像得到大壁虎地面、墙面（向上爬行和向下爬行）和天花板自由运动行为．以壁虎肢体上分布的特征标示点建立在体坐标系,研究了步态周期、占空比、身体弯曲位移和身体弯曲角等反映壁虎步态和体态的参数以及在上述4种运动状态下四肢与体态的协调关系．研究表明：大壁虎身体上任意一点在其爬行过程中均作复合运动;大壁虎的身体弯曲位移和弯曲角幅度因所在状态的不同而不同,天花板和墙面垂直向上的弯曲位移相近较另外两者大50％,且前两者的弯曲角幅度较另外两者的幅度分别大55％和40％;大壁虎的身体弯曲位移和弯曲角相位一致,极值出现在支撑相和摆动相过渡时间;大壁虎的身体弯曲位移和弯曲角成线性正比关系,与所在的状态没有关系,线性斜率与大壁虎所在状态以及身体长度有一定关系．上述结果为设计具有柔性躯干,更加灵活高效的仿壁虎机器人的体态和步态规划提供了生物学启示．     

运动对人类共情的影响及其认知神经机制研究进展

 运动兴趣和运动方式可以正向预测共情能力,而运动经验、运动量与共情的关系则尚不清晰。综述了运动促进共情的认知神经机制的两条通路,包括运动通过激活镜像神经系统促进情感共情、运动通过促进认知控制系统促进认知共情;总结了当前研究的不足：研究设计不够严格,研究样本缺乏同质性,现有研究结果难以比较;研究对象多集中于健康人群,对临床等特殊人群关注不够;运动影响共情的认知神经机制研究方面,目前采用的技术还较为单一,数据可重复性方面存在局限。建议未来加强3个方面的研究：（1）严格把控实验设计,明确运动兴趣、运动经验、运动量和运动方式等改善共情不同成分的剂量效应;（2）尝试开发自闭症、阿尔茨海默症等共情受损人群运动处方;（3）推动学科交叉融合与技术创新,深化运动对共情影响的认知神经机制研究。     

电刺激大壁虎(Gekko gecko)中脑诱导转向运动的研究

为探索大壁虎运动行为脑功能基础和人工诱导的可能性,用不锈钢微电极对头部固定状态下浅麻醉的大壁虎(Gekko gecko,n=20)中脑脑区施以生理范围内的电刺激.发现中脑被盖区域在电刺激下可诱导出大壁虎脊柱侧弯和四肢动(外伸、内收、抬腿迈步等动作)等一系列多肌群参与的复杂运动行为;根据急性实验结果,通过在中脑被盖特定脑区植入金属微电极对术后恢复一周的清醒状态下的大壁虎(n=20)脑区施加电刺激信号,可成功地诱导出左、右转向的运动行为.该结果发现大壁虎中脑与运动行为密切相关,而且通过刺激脑内相关的核团可能实现对大壁虎部分运动行为的人工诱导.这为大壁虎运动的人工制导提供了有益的信息.     

基于SCS的四足仿生机器人运动仿真平台

SCS(Simulation Construction Set)是Yobotics公司开发的对机械设备、仿生机械系统等复杂的多刚体系统进行运动仿真的软件包.基于SCS开发出一套面向四足仿生机器人的专用运动仿真平台,包括四足仿生机器人机构建模、基于VMC(Virtual Model Control)的动力学建模、地面接触模型及环境建模和数据处理模块设计.利用该仿真平台对一款16自由度四足仿生机器人的动态行走进行了仿真.结果表明:仿真过程流畅、快速、机器人行走平稳,验证了该仿真平台的实用性和可靠性.     

无蹼壁虎的产卵习性

无蹼壁虎是一种季节性繁殖的爬行动物，出蛰后的雌体卵巢迅速增大，产卵期一般从５月中旬至８月，对产卵场所有一定的选择性，产粘性卵．在一个繁殖季节中，雌体产卵一窝，但部分雌体可能产第二窝卵。旧碉堡内的壁虎卵孵化期为４５～６５ｄ。     

电刺激大壁虎（Gekko gecko）中脑诱导转向运动的研究

为探索大壁虎运动行为脑功能基础和人工诱导的可能性,用不锈钢微电极对头部固定状态下浅麻醉的大壁虎（Gekko gecko,n=20）中脑脑区施以生理范围内的电刺激．发现中脑被盖区域在电刺激下可诱导出大壁虎脊柱侧弯和四肢动（外伸、内收、抬腿迈步等动作）等一系列多肌群参与的复杂运动行为;根据急性实验结果,通过在中脑被盖特定脑区植入金属微电极对术后恢复一周的清醒状态下的大壁虎（n=20）脑区施加电刺激信号,可成功地诱导出左、右转向的运动行为．该结果发现大壁虎中脑与运动行为密切相关,而且通过刺激脑内相关的核团可能实现对大壁虎部分运动行为的人工诱导．这为大壁虎运动的人工制导提供了有益的信息．     

无蹼壁虎皮肤及皮肤感受器的形态研究

应用扫描电镜和半薄切片技术对无蹼壁虎的皮肤及皮肤感受器的表面结构和显微结构进行了观察。一般皮肤鳞片表面密集具倒钩的锥状突起，感受器位于鳞片表面的凹窝中，可分周围区和中心具感觉毛的中央区。在蜕皮周期中，表皮的显微结构变化与一般有鳞爬行类相似，但是，在感觉器的表皮中无β－角质层，蜕皮时也不形成预定β－角质层，而且，紧贴感受器的表皮下有特殊的圆形真皮结构。推测感受器可能具有感受机械刺激和感受辐射热的双重     

中国壁虎属的地理分布、形态学和分子系统学研究进展

壁虎属(Gekko)世界报道有47种,中国是壁虎属物种多样性最为丰富的国家,已记载16种.中国壁虎属物种多分布在秦岭以南的热带和亚热带地区,北方种类较少,少数物种可分布至温带,其中11种为中国特有种,荔波壁虎、太白壁虎、文县壁虎、海南壁虎、兰屿壁虎则为分布范围狭窄的地区特有种.目前基于部分线粒体基因和核基因分子标记对中国壁虎属的分子系统学研究已解决许多分类问题,但仍存在较大分歧,种下关系及分类问题尚有待解决.因此,广泛收集中国壁虎属样本,尤其是广布种各地理种群样本,运用多基因联合分析,可有效解决中国壁虎属目前存在的分类和系统关系问题.     

来自动物的启示──论体育仿生发展趋势

本文在分析大量历史资料的前提下，总结出了体育仿生的三个发展阶段，论述了体育仿生活动的现状，指出了存在的主要问题，提出了体育仿生研究今后的发展目标和解决问题的方法。     

壁虎肝细胞中线粒体分布的研究

本文通过对壁虎肝细胞内线粒体的形态、数目和分布的研究,揭示其在不同类型的肝细胞中的分布规律,并对共分布的特征及原因作了讨论。     

仿生无痛注射针头研究进展

医用注射针是现代医疗诊治过程中的常用器械,但注射针头刺穿皮肤时产生的疼痛感会给患者带来严重不适,国内外学者就如何减轻注射过程对人体造成的疼痛感开展了广泛研究。蚊子、蝉、蜜蜂等昆虫的刺吸式口器因具有低阻力刺入动植物表皮的功能,已被视为仿生原型用于研制无痛注射针头。从注射针头刺穿皮肤疼痛的产生机制入手,概述了疼痛测量方法以及仿生原型刺入机理,重点分析了低阻力医用注射针头的减阻机理,介绍了微针阵列在材料选择与制备方面的研究状况,展望了低阻力医用注射针头研制的应用前景,指出未来在仿生无痛注射针的制备中,应基于高精度3D打印技术和激光微纳加工技术,获取加工精度更高的仿生无痛注射针头。     

仿生计算的生物信息学应用及思考

仿生计算是目前比较热门的计算方法，生物信息学也是一个很有希望的交叉学科。本文归纳了仿生计算的特点，介绍了其在生物信息学中的最新的一些应用方法，并对仿生计算方法进行了思考和总结。     

低氢、运动及低氢训练对肝细胞凋亡影响的研究进展

低氧与健康的研究是近年来临床医学、环境医学、航空航天医学和运动医学的研究重点问题之一。从肝细胞凋亡的角度研究运动对肝细胞的影响及其与运动性疲劳之间的关系,对科学制定训练计划等具有重要的意义。低氧训练使机体处于更加缺血和缺氧状态,血液的重新分配,使肝脏出现暂时的缺血,运动强度降低后血液重新回流形成血液再灌注,导致肝损伤,诱导细胞凋亡。细胞凋亡的过低或过高都导致疾病的发生。肝细胞凋亡的异常在急、慢性肝损伤的发病机制中起着重要的作用。就有关低氧、运动及低氧训练对肝细胞凋亡的影响,引起凋亡发生的基因调控及机制进行相关综述。     

新型仿生智能材料研究进展

 仿生智能材料是20世纪90年代兴起并蓬勃发展的一类新型先进功能材料,已成为一个涉及材料学、化学、物理学和生物学等多学科的前沿交叉研究方向,对推动材料科学与工程创新发展具有重要意义。研发仿生智能材料的本质是通过学习和模仿自然界生物体的化学成分、材料结构和功能特性,将仿生理念与材料制备技术相结合,优化设计并制备结构功能一体化和功能多样化的新型先进材料体系。综述了近年来仿生智能材料领域所取得的一系列有创新意义和实用价值的研究成果,包括防冰涂层材料、海洋防污材料、自修复自愈合材料、红外隐身材料、水下黏结材料等,评述了这些新型智能材料的仿生设计原理、制备加工技术和发展前景。     

生物陶瓷仿生矿化牙釉质研究进展

牙齿脱矿及时修复,可避免龋齿的发生,尤其是儿童牙齿矿化不全,更容易导致脱矿而引起龋齿.生物医用活性陶瓷具有较好的生物活性和生物诱导性,可促进组织的矿化.通过钙磷基和钙硅基生物活性陶瓷探讨对牙釉质脱矿后的仿生矿化效果,对比其矿化机制进行阐述.该类生物活性陶瓷具有较好的生物学性能,在口腔及骨修复中发展前景较好,是临床上硬组织修复的首选材料之一.