仿生原型毫-微牛级二维力测试系统研制

为满足机械仿生学研究对测试仿生原型产生的毫-微牛级力的需要,构建了二维力测试系统。系统硬件部分主要包括自行研制的平行双簧片悬臂梁及其匹配的电涡流位移传感器、实现测试功能及测试样本简便更换的附属机构、测力传感器输出信号调理模块与能够完成A/D转换的数据采集卡,基于虚拟仪器技术LabVIEW编写了数据处理与界面显示程序。为检验系统的功能,进行了系统的运行调试并测试了仿生原型产生的摩擦力、法向力、刺穿阻力。结果表明,系统能够准确采集仿生原型的毫-微牛级力,并能在界面窗口实时、直观地显示,实现了毫-微牛级力的数据信息保存,测试精度可达50μN,量程可达800 mN。因此,所设计系统能够精确测试仿生原型产生的毫-微牛级二维力,为机械仿生学研究提供了所需的测力技术与方法。     

超疏水表面仿生原型制备技术研究分析

超疏水表面(superhydrophobic surface)是指水滴静态接触角>150°且滚动角<10°的材料表面,广泛应用于自清洁、防腐蚀、疏水抑冰与船舰减阻等诸多工程领域。基于仿生工程学原理,人们对典型超疏水仿生原型进行广泛研究,以期获取超疏水表面研制的理论基础。从呈现超疏水润湿现象的典型动植物体表入手,综述其表面微形貌结构特征对超疏水润湿特性的影响机制,介绍材料表面超疏水润湿行为量化表征的数学模型;重点关注仿生超疏水表面制备技术的最新研究进展,包括传统制备方法与3D打印制备技术,以及超疏水表面制备样件的功效表征;分析指出仿生超疏水表面的低成本、大面积、功效持久性是该领域未来发展的重要方向。研究成果可加深学者对超疏水润湿特性的认知,推动超疏水表面仿生研制新思路、新方法、新技术的发展。     

微颗粒黏附力测试技术研究进展

 为了解微颗粒黏附力测试技术的研究进展,以Particle、Adhesion、Measurement为主题词,在Ei Compendex,Ei Inspec和Elsevier Science数据库中检索了2001—2010年收录的文献,共检索出150余篇有关微颗粒黏附力测试技术的文献。根据这些文献的发表时间、作者所属的国家和所研究的测试技术进行了统计分析。对各种微颗粒黏附力测试技术(AFM分离技术、微机械分离技术、离心分离技术、静电场分离技术、振动分离技术和激光分离技术)进行了分析和优缺点比较,并展望了该领域发展的前沿方向。     

水黾仿生特性与工程应用研究进展

水黾是一种在湖泊、池塘、湿地中常见的小型昆虫,凭借其腿部具有微纳复合结构而呈现的超疏水特性可稳定站立在水面,受到普遍关注并逐步成为研究热点。已有学者对水黾运动特性开展研究,以期获取设计灵感用以研制功能优异的超疏水表面与功能完善的仿生水黾机器人。从水黾运动特性入手,综述了运动支撑力的测试方法,重点关注以水黾为仿生原型在工程仿生领域中超疏水表面制备、水上行走机器人和跳跃机器人研制的发展现状。超疏水表面的制备应从微形貌特征、制备工艺和生产成本等方面深入研究,仿生水黾机器人的研制需进一步考虑运动、驱动方式和支撑特性。基于水黾腿部微形貌结构特征研制超疏水功效显著且持久的超疏水表面,以及性能优异、功能完备、运动特性高度相似的仿生水黾机器人将是未来发展的主要趋势。     

微通道冷却器的测试技术

对微通道冷却器的测试需求、测试方法、测试平台的构建及测试数据处理等问题进行了论述。     

壁虎的运动及仿生研究进展

研究揭示，壁虎脚底毛为具有活性的细胞组织，靠分子间作用力实现在任意表面上的黏附；仿生壁虎脚底毛的微制造已有大量研究但尚没有突破. 壁虎外周神经对脚掌的运动控制采用独立模式，控制策略简单有效，脚底对接触力及方向有明确感受，对仿生壁虎机器人的控制设计很有启发. 脑科学和信息科学结合，能够实现活体壁虎运动的人工干预和控制.     

离心式昆虫微力测试系统设计

基于猪笼草叶笼滑移区表面特殊结构与良好滑移功能仿生研制致灾农业昆虫捕集滑板过程中,需要测试昆虫在仿生原型及制备滑板表面的附着力、摩擦力等毫牛尺度微力。为满足毫牛尺度微力的测试需求,依据离心力原理设计研制了一种离心式昆虫微力测试系统。该系统主要包括测试平台及附属机构、调速电机及转速控制器、视频监控系统和能够实现各部件固定安装的机座等4部分。调试运行结果表明设计研制的离心式昆虫微力测试系统能够准确采集蚂蚁、甲虫、飞蛾等体型较小昆虫附着系统产生的毫牛尺度微力,精度可达0.1mN,能够满足致灾农业昆虫捕集滑板仿生研制过程中对昆虫微力准确测试的需求。     

关于高新技术中的仿生技术几个问题的研究

随着日益突出的环境问题 ,尤其是进入 2 0世纪 90年代高速发展的高新技术所暴露出来的消极后果 ,使适应可持续发展要求的仿生技术已成为当今高新技术的主体 ,并在高新技术群中得到广泛运用。文章从个体仿生技术和生态仿生技术 2个层面 ,结合计算机技术、新材料技术、生物技术和现代化工技术等领域讨论了高新技术的仿生化要求及发展前景     

四足机器人刚柔耦合仿生脊柱研究进展

四足机器人的仿生脊柱对提高机器人非结构化环境的机动性和稳定性具有重要作用。系统分析了国内外四足机器人仿生脊柱的研究现状,将仿生脊柱分为局部柔顺脊柱和整体柔顺脊柱两类,对比分析不同四足机器人仿生脊柱的结构特点,提出未来发展趋势。四足机器人仿生脊柱从传统的整体刚性结构向刚柔耦合结构方向发展,具有类生物变刚度、可柔顺弯曲特性的新型仿生脊柱突破仿生驱动、神经元精细控制等关键技术,向高效能量转换的类生物系统方向发展。     

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。     

基于LSTM的轴流血泵仿生搏动研究

微型轴流血泵是目前临床最常使用的心室辅助装置之一,针对其恒流辅助不符合自然心脏运作的特点,进行了轴流血泵仿生装置的搭建.针对其检测、控制延迟的缺点,利用了长短期记忆神经网络LSTM预测搏动周期来提高装置的同步搏动准确性.最终得到的训练集预测与实际结果的均方根误差为8.29,而通过测试集得到的预测与实际结果的均方根误差为5.33.最后,进行了结论和误差分析,研究结果证明了轴流泵在同步仿生搏动性上的可行性.     

牛顿环实验的智能化测量研究

将计算机信息技术与现代CCD技术相结合,组成智能化测量系统应用到牛顿环实验中,使牛顿环实验观察直观,数据采集处理简便,提高了实验精度,实现了牛顿环实验测量的智能化．     

基于仿生子结构的铝合金板式节点拓扑优化

针对铝合金板式节点自重大且应用传统拓扑优化效果不佳的问题,在子结构拓扑优化的基础上利用仿生学原理提出一种仿生子结构划分方法,显著改善了铝合金板式节点的拓扑优化效果,并构建一种轻质高强的新型铝合金节点.首先以Y型节点为例提出仿生子结构拓扑优化的基本思路和数学模型并验证了该方法的有效性;然后应用该方法对传统铝合金板式节点进...     

远程控制快速成型加工技术研究

以快速成型制造基本工作过程为基础，构选了远程控制快速成型加工的3种通信模型，并通过分析与选择，确定了以SLI文件的远程输入控制的基本模式，基于Winsock网络软件实现了TCP／IP单地址的点对点通信，利用客户机／服务器模式开发相应软件，完成了控制与加工数据的发送和接送，实现了在Internet上快速成型机的远程控制和制造。