仿生制造技术.docx

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1、仿生制造技术摘要：科学技术口新月异，机械设计的理念和技术随之也迎来了多元化的发展。近年来，随着优生学在机械设计领域的广泛应用，众多探讨难题得以有效解决，而且行业市场经济也随之得到了肯定促进，为我国生产机械化的推动供应了H大的动力。本文分析了机械仿生设计中的相关基本内容，并就仿生学原理在机械设计中的实际应用作出浅要论述。关键字:仿生学;机械设计;应用1引言仿生学是一门实现生物特点及技术有效融合的科学，其通过对生物结构特征、生理特性以及能量、信息转换限制等方面的综合探讨，选取一部分成果应用到各行业领域的生产体系，进而实现其理念创新和技术变革。在实际生产中，仿生学的应用往往能创建新的工艺系统、建筑构

2、型以及H动扮装置等，而且在设计理念方面，其同样能供应新的思路及方向，以一种特定的途径有效解决相关难题。就目前而言，随着大量仿朝气械产品的推出，仿生学应用在机械设计领域中越来越受到重视，相应的探讨投入也正逐年增加。当然，近年来机械仿生设计方面取得的成就也不在少数，随着时代的发展而得到了不断深化、广泛和有效的推进。2)1.械仿生设计的基本内容当前形势卜，机械仿生设计无疑正向着多元化发展，而且也逐步从传统的基础设计走向了新型的创新设计。目前，机械设计行业已然建立起了全面的仿生体系，通过对生物科学的有益吸收，主要实现了以卜几个方而的仿生设计：2. 1功能特性仿生在自然界的长期发展演化中，生物为了更好适

3、应四周环境的变更，渐渐形成了自身独有的功能特性。而在机械仿生设计中，这一点往往能为各方面的工作指引一个新的方向，并使之有效抓住技术创新的突破口。现今已有的设计实例中，不仅包括生物特别外形的仿生、还包括生理特性的一系列应用，明显这些方面技术创新的探讨都取得了相应的成果，功能特性的仿生也使得机械设计不再拘泥于传统的模型设计，而更多拥有了其敏捷h及实效性。a.a运动特征仿生*J1.械设计中，运动体系的规划往往是重点以及难点，同样,在机械仿生设计中，生物运动特征的优生也必不行少。对于这些生物及生俱来的特点，通过将其板块化、细微环节化，便能从中找出及实际生产工作的良好结合点，使得相应的机械设计更贴合F1

4、.然，因而应用水平也就随之提高。目前的运动特征仿生中，对生物基本运动方式、运动系统的调整等都进行了全面的探讨，而实际生活中的一些相关机械设备也为生产工作带来了极大的便利2. 3组织结构仿生这方面的仿生是结合生物科学而进行的深层应用，也从微观角度上实现了人及自然的协调发展。在相关的机械仿生设计中，其通常在材料生产方面收效较为显著，因此而推出的一系列仿生材料也良好地适应了高强度、高效率的性能需求，为生产发展带来了极大的经济效益。而通过对生物内部组织机制一些必要性联系的分析，机械微组装、分级结构设计等也都有了新的发展方向3. 4信息限制仿生随着信息化时代的到来，人们对于信息的传递及限制要求也越来越高

5、，而在这一方面，生物在不断进化过程所拥有的一些实力同样可以借鉴。洋细地，在机械仿生设计中，信息管理设备往往能通过生物的一些信息获得方式、反馈系统以及自主限制实力等得到全新的发展空问，不仅生产质量得以有效保证，而且实际效率也随之大大提高、3fiI1.械仿生设计主要探讨方向仿朝气械学是以力学或机械学作为基础的，综合生物学、医学及工程学的一门边缘学科，它既把工程技术应用于医学、生物学，又把医学、生物学的学问应用于工程技术。它包含着对生物现象进行力学探讨，对生物的运动、动作进行工程分析，并把这些成果依据社会的要求付之好用化。4. 1机械仿生理论及机理探讨机械伤生设计比传统机械设计范畴更宽、更广，从概念

6、设计到产品开发要实现及工程仿生学，包括生命科学、生物科学等在内的多层次、全方位上的渗透，通过对生物原形机理、机构的探讨，创建和完善仿朝气械设计的全新理论体系，从而为新型仿朝气械产品的开发及生产打下基础。在该领域，我国已经开展了以工程机械和农业机械为典型的地而机械仿生脱附减阻探讨，引起国内外同行的广泛关注。包括生物非光滑脱附减阻、生物体表润湿性、生物柔性和生物电及生物润滑等内容，以及及之相对应的仿生非光滑脱附减阻、仿生脱附减阻材料、仿生柔性脱附和仿生电渗原理等方而基础性机理探讨，目前形成了比较完善的的生物脱附及机械仿生探讨理论体系及方法体系u,并且在此基础上逐步进行规范和升级。3. 2计算机协助

7、仿生设计计算机协助设讯CAD）技术的吃速发展使机械形态、结构和机构的快速演化、变异及再生成为可能，可以加快机械产品的标准化和系列化设计进程，缩短新产品的开发周期。主要包括:优化设计及C1）造型、逆向工程及三维建模、动态模拟及工程仿真、仿生型构形CAD系统等。依据土壤动物柔性非光滑的特征规律和仿生类比结果，采纳数值优化为仿生柔性非光滑而的尺寸设计供应了依据，依据布尔运算理论，采纳体素拼合CA1.）造型技术，对转动和移动第合柔性进行建模，构造出链教图3a)、布戮图3b)仿生柔性非光滑表而，具有良好的减粘降阻作用iz依据单个牛蹄角表而，利用干脆特征曲线生成曲而法重构牛蹄角的三维儿何模缎图3c),为逆

8、向工程技术应用到工程仿生领域定量探讨动物步行足三维儿何特征及松软地而仿生步行技术的发展供应了肯定的基础13。依据单个穿山甲鳞片建立数学模型，并把多个鳞片按肯定分布规律排列，通过调整参数可以很好的模拟不同鳞片形态的非光滑体淑图3d),为仿生推土板设计供应优化数据on3. 3机械仿生限制及系统集成典型限制系统山中心处理系统集中处理各传感器采集的各种信号，再山中心处理系统给各执行机构发出不同的行动指令。但是，在动物体中还有及之平行的另一个非神经反馈一生物前馈限制机制，或称之为机械超前反馈。例如，肌肉骨骼系统在反抗外力时能依据其变形态况快速进行调整，这种调整能在最快的神经反射之前就完成。这种前馈能削减

9、神经系统造成的不稔定性，保证了对全系统的限制质量。在夏杂的机械系统限制中，假如能引入机械前馈的机制，对于削减中心处理系统的负担、简化限制系统、提高系统的限制速度及质量都具有重人的意义。3. 4仿朝气器人设计仿朝气器人包括仿生物和仿人两类，前者仿照各种生物，如蛇、螃蟹、蜘蛛、蜜蜂等的功能，后者仿照人的肌体构造或器官功能，如仿人于、于臂、步态等功能IS。仿生物机器人尤其小型机器人在灾难事故中，可以很好地完成攀岩、灭火、钻洞、浮水等人类难以完成或者对救援人员有极人损害的救助活动。仿人机器人能搬桌子、抬东西，可以帮助人类尤其是老年人进行重体力的生活必要劳动。一些能唱歌、会跳舞的人形和动物形态机器人在带

10、给人们欢乐的同时，也激发了人类对科学的深厚爱好。仿朝气器人依据不同的须要设计特别的生物功能，目前山于社会须要还不充分，难免被人们视为“不好用”，但是这种在机器人上体现的技术可以为其他领域做好技术储备。所以，仿朝气器人必将是超出人类一般需求之前探窕的一门真正的前沿kexue4结束语机械仿生设计顺应人及自然和谐发展潮流的必定趋势，极具创新魅力和强人生命力。在机械结构仿生设计、运动机构仿生设计和限制仿生设计中，不要过于追求对动物运动效果惟妙惟肖的仿照，要留意到动物运动的“原动机”及人造发动机的根本不同16。仿朝气械机构多为一系列旋转关欢或移动关节）连接起来的开式运动链，这使其运动分析和静力分析第杂化

11、，运动操作位姿及各关节变量、受力和力矩之间的关系等，均不是一般机械机构分析方法能够解决的。因此，机械仿生设计具有多样性和困难性。在满意基本运动形式、运动规律或运动轨迹等条件下，应留意结构简洁化、机构小型化，使仿朝气械产品具有较好的动力学性能，以提高整体效率。参考文献f1.1.邱支振.机械工程的将来及仿生J安徽工业人学学报.2019,19(3):230-232QIUZhi-zhen.Futureofmechanica1.engineeringandbionics,Journa1.ofEastChinaUniversityofMeta1.-1.argy.2019Vo1.19No.3P.230-23

12、2,2362Yongxiang1.u.SignificanceandProgressofBionicsJ.Journa1.ofBionicsEngineering.2019,1(1):1一33:/2.2019.54J申琼，何勇.仿朝气械于结构设计及分析【月.东华人学学报.2019,28(1):37-405隋立明，工祖温，包钢.气动肌肉及生物肌肉的力学特性对比探讨J.机床及液压.2019,6:22-246陈刚，张立彬，杨庆华等一种柔性于指的建模探讨J.机械设计及制造工程.2019,31(6):39-437陈秉聪.车辆行走机构形态学及仿生减粘脱土理论M.北京:机械工业出版社.2019.8f8崔福高

13、.仿生材料M.北京:化学工业出版社.2019.51.91(金，马云海，任露泉.自然生物材料及其摩擦学J.擦学学报.2019,21(4):315-32010赵匀，武传宇，胡旭东等.农业机器人的探讨进展及存在的问题J.农业工程学报.2019,19(1):20-2411任露泉，伶金等.生物脱附及机械仿生一多学科交叉新技术领域J中国机械工程.2019,10(9):984-98612工云弼，任露泉，杨晓东等.仿生柔性非光滑表而的结构优化设计J农业工程学报.2019,15(1):33-3513J李世武，伶金，张书军等.牛蹄三维儿何模型逆向工程探讨J.农业工程学报.2019,20(2):156-16014丛茜，工连成，任露泉等.鳞片形小光滑表而的仿生设计J.吉林工业人学学报.2019,28(2):12-1615J宗光华.关于21世纪我国仿朝气械及仿生制造的若卜思索J.中国机械工程.2019,12(10):1201-120416UichadH.Dickinson.Bionics:Bio1.ogica1.insightintome-chanica1.designJ.PNAS2019,96(25):1420814209