第七章仿生原理与创新设计1、机械仿生：研究动物体的运动机理，模仿动物的地面走、跑、地下的行进、墙面上的行进、空中的飞、水中的游等运动；运用机械设计方法研制模仿各种生物的运动装置。2、力学仿生：研究并模仿生物体总体结构与精细结构的静力学性质，以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。例如，模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑，模仿股骨结构建造的立柱，既消除应力特别集中的区域，又可用最少的建材承受最大的载荷。3、电子仿生：模仿动物的脑和神经系统的高级中枢的智能活动、生物体中的信息处理过程、感觉器官、细胞之间的通信、动物之间通信等，研制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级灵敏小型气体分析仪等。4、化学仿生：模仿光合作用、生物合成、生物发电、生物发光等。例如利用研究生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成，研制了一种类似有机化合物，在田间捕虫笼中用千万分之一微克，便可诱杀一种雄蛾虫。5、信息与控制仿生：模仿动物体内的稳态调控、肢体运动控制、定向与导航等。例如研究蝙蝠和海豚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、电磁导航和重力导航，可为无人驾驶的机械装置在运动过程中指明方向。二、仿生机械学三、仿生机械学中的注意事项2、避免“机械式”仿生：生物的结构与运动特性，只是人们开展仿生创新活动的启示，不能采取照搬式的机械仿生飞机的发明史经历了从机械式仿生到科学仿生的过程。机械式的仿生是研究仿生学的大忌之一。3、注重功能目标，力求结构简单：生物体的功能与实现这些功能的结构是经过千万年的进化逐渐形成的，有时追求结构仿生的完全一致性是不必要的。如人的每只手有14个关节，20个自由度，如果完全仿人手结构，会造成结构复杂、控制也困难的局面。所以仿二指和三指的机械手在工程上应用较多。4、仿生的结果具有多值性：要选择结构简单、工作可靠、成本低廉、使用寿命长、制造维护方便的仿生机构方案。第二节仿生机械手SF=6×19-(2×1+3×2+4×6+5×11)=27二、仿生机械手实例三指机械手第三节步行与仿生机构的设计足端轨迹两足步行机器人四足走行动作的运动机理与分析四足机器人2、多足步行仿生机器人实例第四节爬行与仿生机构的设计(1)腿机构具有足够的刚性和承载能力；(2)腿机构具有足够大的工作空间；(3)腿机构足端的支撑相直线位移便于控制。在腿足机构的端点连接吸掌以后,对掌机构的要求主要有:(1)掌的姿态可以调节控制，以便在地壁过渡行走时适应壁面法线方向；(2)调节掌机构的驱动装置尽可能安装到机器人机体上；(3)爬壁机器人在壁面上移动时,处于支撑相的掌与足端应没有限制转动的强迫约束。爬行壁虎机器人蛇行机器人第五节飞行与仿生机构的设计2）仿生扑翼机构设计二、飞行仿生机器人实例微型飞行机器人苍蝇机器人第六节游动与仿生机构的设计二、鱼类推进系统的结构三、游动仿生机器人实例