仿生材料设计与制备的研究进展

自然界中一些生物体的优异结构和特性给人类在不断制造和更新新型材料的过程中带来灵感和启发．根据这些生物体的优秀特征综述仿生材料的主要设计思想和方法，重点分析目前一些典型仿生材料如仿生复合材料、仿生陶瓷材料、仿生纳米材料和仿生涂层材料等设计和制备研究的新进展和存在的困难，并提出一些新的材料设计思想方法和制备的模型，对仿生材料的设计和研究等均具有指导意义，最后则展望了仿生材料的发展前景．     

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。     

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。     

体育仿生的价值

人们在改造自身的体育运动中，为了科学地锻炼身体，增强体质，提高体育技术水平，广泛地模仿生物动作，从而使体育运动与仿生形成了紧密的价值关系，体育运动发展的需要，为体育仿生的产生和发展，不仅奠定了物质基础，而且开辟了广泛应用的天地，体育仿生对体育运动水平提高有着重大意义。     

仿生蟹的行走方式与自适应控制策略

论述基于稳定性的八足行走问题，分析生物蟹的典型行走方式和机械性能。建立五自由度单腿机构模型，确定二圆柱关节参数规划轨迹和三自由度关节参数修正实现仿生蟹行走的控制策略。设计了仿生蟹的步行走方式，提出了基于约束的自适应行走方式，使仿生蟹具有更优良的行走性能。应用坐标变换和微分变换建立了步行走的控制方程，并给定仿生蟹的结构参数，完成了仿真计算和性能曲线绘制，计算结果证明了球铰和控制策略在仿生机器人中应用的可行性。     

柔性仿生机器鱼的复合推进结构设计

针对目前柔性仿生机器鱼推进结构单一等问题，文章针对性地进行了柔性仿生机器鱼的复合推进结构的设计，主要包括鱼身驱动推进结构、鱼身摆动推进结构、胸鳍扑动结构以及胸鳍浮潜结构，以提高柔性仿生机器鱼的推进效率；以及通过对所设计齿轮的校核，设计一款安全可靠、用于水下监测、环境保护的柔性仿生机器鱼。     

小议仿生机械设计

本文简单讨论了仿生机械设计的来源和发展过程，介绍了几种主要的仿生机械，并且对仿生机械设计的未来发展进行简要的阐述。     

试论中国古代“动态”特征的体育仿生学

体育仿生学是一门新兴的学科，一般划分为古代体育仿生和现代体育仿生．本文试以“动态”这一事物特有的外部表象来探讨中国古代体育仿生学，注重对古代养生保健操、百戏和武术中的动态仿生进行讨论。     

高效节能仿生深松部件的试验

借助田鼠爪趾弯曲轮廓形状的测定结果，设计、制作了一种仿生弯曲型深松部件，通过室内大型土槽试验测定了其耕作阻力，结果表明所设计的仿生深松部件减阻效果明显。通过本文的研究为弯曲型深松部件的高效节能改进设计提供了仿生研究的基础。     

基于近似模型的重载仿生腿多目标优化

针对大型六足机器人在运动过程中腿部刚度不足和振动的问题，提出一种基于近似模型的多目标综合优化方法. 建立有限元模型，分析各类复杂工况下腿部结构强度、刚度 和模态频率等性能，确定仿生腿的优化空间. 对仿生腿静态及动态性能建立参数化模型，定义相应的设计变量，采用优化拉丁超立方方法分别对仿生腿基节、大腿和小腿模块进行试验设计，获取初始样本点，拟合各模块响应面模型、克里格模型和径向基函数神经网络模型，通过误差分析选定精度最高的近似模型，并联合第二代非支配排序遗传算法，以静态刚度、质量和首阶固有频率为目标，约束最大应力，对仿生腿进行优化设计，对优化后的结果进行分析验证. 结果表明，重载仿生腿经所述方法优化后，在满足结构强度的前提下，平地工况最大变形下降9.73％，斜坡工况最大变形下降9.46％，首阶固有频率提升3.45％，仿生腿总体质量下降8.63％.     

仿生低阻力医用缝合针设计与刺穿过程的数值模拟

针对医用缝合针缝合过程产生的刺穿阻力会对软组织造成损伤且刺穿阻力越大损伤程度越高的问题，提出了低阻力医用缝合针仿生模型。以鼠李科植物酸枣树（Ziziphus jujube）钩刺为仿生原型设计针尖锥度/半径、针体曲率等，并在针体表面设置竖条纹凹槽，形成仿生低阻力医用缝合针；采用LS-DYNA软件与库伦摩擦模型进行仿生低阻力医用缝合针刺穿皮肤软组织过程的数值模拟。结果显示，竖条纹凹槽针体可使仿刺尖锥度/半径与刺体曲率的低阻力医用缝合针的刺穿阻力降低34.24%~58.48%，仿刺尖锥度/半径的低阻力医用缝合针的刺穿阻力降低30.26%~49.86%；采用数控精细加工技术制备仿生低阻力医用缝合针并进行功效测试，其刺穿带皮猪肉过程的刺穿阻力可降低43.02%。研究结果明确了医用缝合针形貌结构特征对刺穿阻力的影响规律，为低阻力医用缝合针仿生设计提供了理论参考。     

挖掘机意象仿生设计方案分析及实验研究

针对以挖掘机为代表的工程机械产品造型设计需求，结合意象仿生、语义差异法和眼动追踪实验，提出了具有借鉴价值的造型设计流程体系。以挖掘机为研究对象，合理选用意象仿生对象，研究分析其生物特征和造型特点，建立生物仿生特征和挖掘机造型特征的映射关系，借助多重排列组合方式形成不同的设计方案，并运用眼动追踪实验采集数据评价造型。结果表明，眼动追踪实验结果与意象仿生设计方案基本保持一致。所提出的设计流程在一定程度上为挖掘机的造型设计提供了新的思路。     

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。     

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.     

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。     

仿竹结构薄壁管的轴向耐撞性分析及优化

为提高薄壁管结构的耐撞性和吸能性,基于竹结构设计出由仿生节、仿生单元和仿生内管组成的仿生吸能管,并利用有限元法模拟了仿生吸能管的轴向碰撞吸能,利用响应面法求得了仿生吸能圆管的最优结构。优化得出仿生单元壁厚为1mm、仿生内管壁厚为0.628mm时吸能特性最优,比吸能分别为157.57kN和34.33kJ/kg。结果表明:仿生设计和响应面优化,可提高薄壁管的吸能特性,可为薄壁管的优化设计提供新方法。     

仿生种植牙模型的三维有限元分析与结构优化

目的:研究不同弹性模量和厚度的仿生牙周膜对仿生种植牙模型骨界面应力分布的影响,优化仿生种植牙模型的结构.方法:对仿生种植牙三维有限元模型施加100N的载荷,应用三维有限元方法,分别对6种不同弹性模量和5种不同厚度的仿生牙周膜的仿生种植牙三维有限元模型的骨界面进行应力分析.结果:当仿生牙周膜弹性模量为689MPa、膜厚0.25mm左右时,骨界面上的应力最小且分布均匀.结论:在仿生种植牙模型中,取仿生牙周膜厚为0.25mm、弹性模量为689MPa时,能达到模型的结构优化.     

仿生机器鱼的尾部运动分析与控制

提出了一种自主避障的仿生机器鱼,给出仿生机器鱼的整体结构设计和尾部结构设计,并对仿生鱼的内部连接进行了描述.在仿生机器鱼的结构设计的基础上对仿生机器鱼的尾部运动进行了详细的分析.分析了仿生机器鱼在避障时尾部摆动与障碍物之间的关系.制定了鱼尾在避障过程中的摆动规则,从而使仿生鱼在避障时尾部不与障碍物有碰撞.通过仿真实验验证了其有效性.     

服装设计中仿生元素的运用

服装仿生设计艺术在设计创意、审美功能和文化理念上深入地探索和拓展正是为了追求人类与自然界在形式和精神上的统一。是为了体现人类更深层次的对美的追求，实现的是一种符合现代审美意义的价值。随着服装设计行业的不断发展和创新，仿生设计艺术已经渗透到了服装设计的各个方面：外形、色彩、面料、细节及功能等。从人们平时的穿着打扮时常可以看到创意新颖的仿生服装，从侧面拉近了人与人之间、人与自然之间的距离。