仿生机械学发展综述

仿生机械是通过研究和探讨生物机制,仿照生物外形、结构或者功能而设计改进的机械。目前仿生机械设计已广泛应用于传感器、新材料等领域,取得了很大进展。本文分别从抓取功能、移动功能、飞行功能、游动功能及其它功能的角度,对仿生机械学的发展状况做出综述。     

从自然界获取科学创新的灵感科学家聚焦仿生学

仿生学(bionics)是模仿生物的科学,即研究生物系统的结构、物质、功能、能量转换、信息控制等特征,并将它们应用于技术系统,以改善现有的技术工程设备,创造新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等的科学,是应用生物学的分支,是生物学、数学、工程技术学之间的交叉学科。仿生学的任务是研究生物系统的优异能力及产生原理,将其模式化。再运用于新技术设备的设计与制造,或者使人造技术系统具有类似生物系统的特征。仿生学的研究内容十分广泛,小至微观世界的分子仿生,大至宏观世界的宇宙仿生,主要包括:(1)电子仿生。模仿动物的脑和神经系统、感觉器官、细胞内和细胞间通信、动物间通信等,研制多种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灵敏小型气体分析仪等;(2)控制仿生。模仿动物体内稳态调控、肢体运功控制、定向与导航等,研制蝙蝠和海豚动物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、地磁导航和重力场导航系统等;(3)机械仿生。模仿动物的走、跑、飞、游等运动,运用机械结构和力学原理,研制昆虫步行机等机械装置,寻求车辆、舰船、飞行器的最佳设计原理;(4)化学仿生。模仿光合作用、生物合成、生物发电、生物发光等;(5)医学仿生。包括人工脏器的研制、生物医学图像识别以及医学信号的分析处理等。此外,还在研究建筑仿生、农业仿生等。     

科学家聚焦仿生学

仿生学(bionics)是模仿生物的科学，即研究生物系统的结构、物质、功能、能量转换、信息控制等特征，并将它们应用于技术系统，以改善现有的技术工程设备，创造新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等的科学，是应用生物学的分支，是生物学、数学、工程技术学之间的交叉学科。仿生学的任务是研究生物系统的优异能力及产生原理，将其模式化。再运用于新技术设备的设计与制造，或者使人造技术系统具有类似生物系统的特征。仿生学的研究内容十分广泛，小至微观世界的分子仿生，大至宏观世界的宇宙仿生，主要包括：(1)电子仿生。模仿动物的脑和神经系统、感觉器官、细胞内和细胞间通信、动物间通信等，研制多种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灵敏小型气体分析仪等；(2)控制仿生。模仿动物体内稳态调控、肢体运动控制、定向与导航等，研制蝙蝠和海豚动物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、地磁导航和重力场导航系统等；(3)机械仿生。模仿动物的走、跑、飞、游等运动，运用机械结构和力学原理，研制昆虫步行机等机械装置，寻求车辆、舰船、飞行器的最佳设计原理；(4)化学仿生。模仿光合作用、生物合成、生物发电、生物发光等；(5)医学仿生。包括人工脏器的研制、生物医学图像识别以及医学信号的分析处理等。此外，还在研究建筑仿生、农业仿生等。     

仿生学在机械设计中的应用

本文阐述了机械仿生设计的概念与内涵,介绍了机械结构仿生设计、运动机构仿生设计、材料仿生设计和控制仿生设计等主要内容及其进展.归纳了机械仿生理论与机理研究、计算机辅助仿生设计、仿生控制与系统集成、仿生机器人设计等机械仿生设计的主要研究方向,最后指出在机械仿生设计中应注意的问题.     

科学奇闻60秒

<正>科技控仿生奥运会瑞士日前举办了世界首届"仿生学奥林匹克运动会",来评测科学技术能否有效帮助残疾人完成日常任务,并进一步激发相关科技的创新。与传统的奥运会不同,这场盛会不但不限制使用科技装备,反而鼓励选手"开外挂"——采用义肢、外骨骼辅助装备!要知道,传统的机械假肢使用起来非常困难,且只能做出非常简单的动作,而仿生假肢利用电子设备加强人造假肢的生物功能,截肢者可以通过自己的意志及肌肉控制仿生假肢的运动,独自过独木桥、爬楼梯、切     

仿生新材料的应用及展望

 仿生材料的最大特点是可设计性,运用仿生的手段可以将自然界生物材料的结构及功能赋予人工制造的智能化材料。综述了目前仿生新材料在信息通信、建筑行业、生物医疗、节能减排等领域的应用,分析了仿生材料在未来的应用方向,并对仿生材料的前景提出了展望。     

仿生材料研究综述

生物与环境长期相互作用下形成了优异的功能与完美的结构,新型材料的发展对于推动社会进步的重要性不言而喻。仿生科学作为新型结构功能材料的研发新思路得到突破性发展。从一些天然材料的复合结构和优异功能出发,介绍了仿生材料的特点及其研究领域的一些成果。天然复合材料优良的力学性能,与材料的微观结构有显著直接关系。以天然材料作为设计思维的来源制作出高性能仿生材料,主要包括结构仿生材料与功能仿生材料,已经被应用于社会生产的多个领域。随着科技发展,计算机模拟作为一种高效、经济环保的设计方式,对于仿生材料发展有极大地推进作用。     

天津极地海洋世界建筑设计

以天津极地海洋世界设计为例,探讨了建筑设计的仿生设计手法,从形态、结构、生物特性仿生等方面论述了仿生设计在建筑设计中的具体应用。海洋馆功能齐全、结构合理,形体大胆而不失建筑个性。以其为例,从功能、造型、意境三个方面分析了展示设计的空间形态与意境传达的表现手法。     

一个新的医学概念——仿生医学

包括人体在内的生物机体,都具有自身的防御、免疫、修复功能。凭借这些重要功能,保证了机体和内外环境间的平衡。医学对于人体的所有防治措施也都是通过这些功能而实现的。本首倡“仿生医学”概念,使我们的预防区学和临床上的一切医疗措施更加贴近生态本质。运用仿生医学观点吸取当代科学、特别是生物科学和医学科学的最新成就,促进传统医学与现代医学的有机结合,倡导我国独特的仿生医学。     

生物摩擦学与仿生摩擦学的研究现状及展望

在物竞天择的进化过程中,生物体形成了许多优异的摩擦学特性,并已成为仿生摩擦学的创新源泉。本文对生物摩擦学的研究对象、研究内容进行了总结与展望;并从仿生减摩及脱附、仿生增摩及吸附、仿生耐磨材料和仿生润滑等4个方面回顾了仿生摩擦学的研究现状,指出了仿生摩擦学的发展方向;并探讨了生物摩擦学与仿生摩擦学的内在联系。     

仿生设计在现代设计中的应用与研究

仿生设计运用在产品设计中,丰富了产品的形式语言,体现出独具个性的美感。仿生设计的灵感有直接来源于自然界的真实形态,也有发自于理性思考的抽象提炼。仿生设计增强了产品与自然间的沟通与联系,提高了产品的亲和力和艺术感。     

浅谈结构仿生在大跨度建筑中的应用分析

本文以结构仿生在大跨度建筑中的应用作为研究对象。分别从结构仿生方法的应用;结构仿生在大跨度建筑设计中的表征;结构仿生在大跨度建筑中的设计手段,这几个方面入手进行研究分析,总结和提取有益的设计理论和应用经验。本文通过对现代大跨度仿生建筑的研究,力图为国内相关设计方法理论与实践提供有意义的借鉴和参考。     

仿生物矿化过程合成无机/有机复合体研究

仿生材料目前是各国科学家关注的焦点,理论与实验研究已经取得很大进展。本文主要对模仿生物矿化过程合成无机/有机复合体进行了综述。     

应用型本科院校机械专业实践教学改革与思考

通过对目前应用型本科院校机械专业教学起点、目标的定位和分析以及对机械专业教学的现状研究,根据应用型本科院校机械专业教学的未来发展,阐述了应用型本科院校机械专业教学改革的具体内容和相应手段与方法,并对提高机械专业人才的实践能力作了进一步深层次的思考。这对进一步推动应用型本科院校机械专业实践教学改革起了重要的作用。     

仿生物矿化过程合成无机/有机复合体研究

仿生材料目前是各国科学家关注的焦点,理论与实验研究已经取得很大进展。本文主要对模仿生物矿化过程合成无机/有机复合体进行了综述。     

解读量子力学的基本假定

量子力学,即便对物理专业的大学生而言,也是深奥难懂的．我们认为：要真正掌握量子力学,最佳的路径是弄清楚量子力学的5个基本假定．基于这个认识,首先我们提出一个麻将骰子模型,该模型能够同时解释量子力学的5个基本假定．然后运用这个麻将骰子模型,结合具体例子逐个解读量子力学的5个基本假定．因此,这个麻将骰子模型及其解读有助于普通读者对量子力学的理解。     

材料力学教学改革探讨

材料力学是理论力学的后续力学课程,也是工科高校机械、土木工程、油工等专业学生必修的技术基础课。作者对材料力学的课程内容和体系进行优化组织,制作了多媒体课件并进行了教学改革尝试,提出了一些改革的建议。     

基于UG NX的理论力学仿真实验

针对目前理论力学教学学时少,工程技术对力学要求高的教学现状,提出了运用UGNX平台进行理论力学课程教学内容和教学手段的改革探索与实践。借助UGNX软件进行仿真实验教学,能够避免复杂的理论分析,提高了学习兴趣,培养了学生解决实际问题的能力,收到了很好的教学效果。