仿生学

摘要： 目前,人工智能领域面临的适应性、学习效率、可解析性等问题约束了其发展,也一定程度上预示着人工智能理论体系偏离了生物智能方向。从人工智能工作机制及局限性、人脑学习行为过程及工作机制等方面进行分析阐述,提出基于仿生学的人工智能方法论模型、人工智能架构评价体系以及一种新的学习机制。

摘要： 介绍了超疏水理论模型及天然超疏水表面仿生机制;综述了国内外关于木材超疏水表面的构建方法,包括模板印刷法、刻蚀法、接枝共聚法、溶胶-凝胶法等,分析了不同超疏水表面构建方法的优缺点及存在的问题,并阐述了超疏水木材的应用前景;最后,对超疏水木材研究中存在的一些问题及未来的发展趋势进行了总结与展望。

摘要： 仿生学是一门古老而又年轻的学科,在漫长的历史岁月里,人类通过不断地学习、模仿自然界,生活水平和社会文明获得了长足发展。然而,受传统加工方式的制约,很多仿生结构难以制造出来。增材制造技术是近年来快速发展的一项先进制造技术,其逐层累加材料实现成形的过程与自然界的生长之道十分契合,能够制造结构复杂的零部件,从而促进仿生学的发展。从形态仿生、结构仿生、功能仿生3个方面列举了增材制造技术与仿生学相结合的几个典型应用案例,对基于增材制造技术的设计、制造及应用领域的从业人员有一定参考意义。

摘要： 服装设计是一系列艺术创作的过程,它包含了对于生活的思考,创造力的思维,缜密的逻辑思维和对世界周围的感性认知。同时,服装设计也是一门横跨多专业、多领域的综合性学科。与时俱进,不断升级、多元、丰富与包罗万象都是服装设计的标签。在如今高速发展,高效率的科技时代,人们开始意识到人与自然的关系,“循环经济”“可持续性”成为了设计的重点,仿生学也顺势成为了设计师青睐的灵感来源。服装设计当然也不例外,其实仿生学是一门很古老的学科,在服装发展历史过程当中,早有仿生学的印记。通过对仿生学原理及其应用的分析,探究仿生学对于服装设计的意义以及对于服装产业循环经济的重要性。

摘要： [研究意义]自然元素仿生设计多年来一直受到设计师的青睐,其中羽毛元素被大量应用于服装设计中,但是基于羽毛元素的自然仿生服装设计研究甚少。[研究内容]基于这一问题,文章以羽毛元素为例,以自然仿生元素在服装设计中的应用方法为出发点,研究了自然元素仿生设计中色彩的运用,造型特征,面料肌理及肌理图案的应用方法,进而研究其在仿生服装设计中的应用类型及特征,并以此为切入点将其细化到羽毛元素,从具体形象的使用、抽象概括和意象与联想的表达这三个方面分析了羽毛元素在服装设计中的应用方法。最终总结出大自然是仿生服装设计取之不尽的源泉,以羽毛元素为代表的自然元素仿生设计是未来服装设计蓬勃发展的方向之一。

摘要： 基于螳螂前足的锯齿状结构,提出一种缺口圆盘耙片的仿生设计。借助于Creo Parametric 5.0软件建立耙片的三维模型,并利用LS-DYNA软件,采用有限元分析法对耙片进行动态仿真。在相同的土壤物理特性情况下,与传统缺口耙片进行对比试验。仿真结果表明,仿生锯齿状缺口圆盘耙片切土碎土阻力降低1.26%、切削秸秆阻力降低了4.2%。在满足作业要求的前提下,耙片自身质量可减小18.75%。仿生锯齿状缺口圆盘耙片切削过程平稳,耕深稳定,抛翻土量大,松土效果好。同时满足减阻、节约能耗、降低成本的目标。研究结果可为后续节本增效型缺口圆盘耙片的设计制造提供理论参考。

摘要： 从工业4.0到中国制造2025,材料——作为人类社会进步的基石,每一次的重大突破都改变着人类的生产生活方式。每一种新材料的诞生,都有可能颠覆以往的技术手段,加速人类文明的历史进程。因而,设计开发具有独特性能的新材料成为材料、化学、物理等领域科学家们的共同目标。20世纪60年代,"仿生"一词开始出现和使用,标志着仿生学作为一门独立的学科正式诞生。顾名思义,仿生学是模仿生物的科学,自然界的生命体经过亿万年的进化几乎完成了精细结构构筑和智能操控的所有过程,为材料化学家提供着源源不断的灵感。向自然学习是新材料与新体系发展的永恒主题。"仿生材料化学"作为仿生科学中的重要组成部分,通过研究生物系统的结构、功能、物理化学性质及相互作用机制,为材料、工程技术提供新的设计思想。当前,仿生材料化学正蓬勃发展,受不同生物结构启发的各种仿生材料体系层出不穷,推动着能源环境、交通运输、电子信息、生物医药等领域的加速发展。

摘要： 相比于刚性机械臂,软体机械臂具有高柔顺性、安全性和更强的环境适应性,在狭小空间作业、易碎物品抓取和人机交互场景中有不可替代的作用,因此受到国内外研究人员的广泛关注。在进行软体机械臂的开发时,需用利用外部设备进行运动数据测量,光学动作捕捉系统作为一种高精度测量设备,广泛应用于软体机器人相关研究中。在此基础上介绍了软体机器人研究重点和研究趋势,以及这其中动作捕捉系统的具体应用。

摘要： 脱水管类型是影响非胶结充填体脱水技术的关键因素之一。基于仿生学设计新型脱水管,以某铁矿尾砂为例,通过脱水试验对比分析新型脱水管的脱水效率和脱水效果,研究强化脱水规律。试验结果表明:脱水管根系状设计可以增加脱水管过水面积和减小渗流距离。新型脱水管相比普通脱水管,脱水时间减少了20%,累计脱水量增加了10.3%;引入尾砂流失量作为评价脱水管脱水效果的依据,新型脱水管相比普通脱水管尾砂流失量减少了45%;新型脱水管强化非胶结充填体脱水的过程可划分为2个区域,即急流区和平稳区。观察到非胶结充填体与试验装置内表面形成了大量分布均匀的孔隙导水带,这也是新型脱水管能提高脱水效率的原因之一。

摘要： 斑海豹依靠其具有波状外形的胡须,可感知猎物尾迹流场中的涡流,进而循迹追踪.对斑海豹胡须感知涡流特征的机制进行研究具有重要的科学意义和应用价值.本文根据斑海豹胡须的外形参数,制作了1:30的实验模型,在水槽中研究了均匀流场和尾迹流场中单个胡须模型和胡须模型阵列的单自由度流致振动特性,分析了模型振动响应与涡流特征的关联.结果表明,在均匀流场中,零攻角条件下,胡须的波状外形具有显著的抑振作用,胡须模型在一定的折合流速范围内具有较低的振动幅值;而当来流攻角较大时(α≥30°),振幅显著提高在固定圆柱形成的尾迹流场中,胡须模型在一定的圆柱间距范围内发生大幅振动,振动频率与尾流的泄涡频率锁定,表现为明显的双峰模式,这与均匀流场中胡须模型的单频振动模式明显不同.尾迹流场中,胡须模型的振动幅值受来流条件影响大,但振动频率较为稳定.在均匀流场和尾迹流场中,除个别折合流速外,阵列布置胡须模型的振动幅值和频率与单个胡须模型相近,相邻胡须模型之间相互干扰不显著.

摘要： "产品综合造型设计"课程是由基础课程能否顺利地向专业设计课程过渡的一门关键课程.而仿生学是在课程中的一个重要的创意训练方法,仿生学可以系统地训练学生的色彩、肌理、质感、结构、材料、工艺等元素的综合应用.

摘要： 旨在解决大型火力发电厂方形封闭煤仓结构选型优化问题,提出了"基准工程量,内力对比法"的分析方法.在综述已有封闭煤仓的基础上,受仿生学地启发,对比分析了4个漏斗1组边长30m的大方形煤仓、4个漏斗1组边长18.6m的大六边形煤仓、4个集束每个漏斗单独边长15m的小正方形煤仓、4个集束每个漏斗单独边长9.3m的小六边形煤仓.分别分析了各种方案的直段、漏斗和下部支承结构.在受力分析的基础上,分析了不同方案的工程量与内力的关系,结果表明小蜂窝集束组合煤仓结构受力最合理,工程量最省.

摘要： 近年来,随着生物科仿生学的不断发展,仿生技术在很多工程领域都得到了广泛应用.所谓仿生学,就是指通过研究不同生物的生物特性,来分析其结构、功能和原理,并将这些结构、功能和原理应用在工程技术设备的设计与研发中,从而提高工程技术设备的整体性能的一种科学.本文主要探讨了其在机械设计领域的应用.文章重点分析了机械仿生设计中的基本内容,包括外形仿生、结构方式、功能仿生。并对仿生学原理在机械设计领域中的触土机械、复合涂层体系、机械手与机器人设计的实际应用做出简要论述.

摘要： 为提高农业自动化程度,拓宽农业四足机器人的应用范围,提高农业四足机器人对工作环境的适应性及工作的灵活性,本研究基于仿生学方法,研究山羊坡地行走时躯体-头部双质心的运动参数及关联机制,研究表明:随着坡度的增大,山羊躯体质心的竖直位移变化范围为-0.0402～1.1446m,水平位移变化范围为0.0181～2.1253m,速度和加速度分别符合Gauss6和Fourier7函数,速度的变化范围为0.4800m/s～1.4216m/s,加速度的变化范围为-7.4184m/s2～7.5581m/s2;头部质心运动位移呈"减-增-减",在5°～25°坡度时,处于0～0.5之间,且逐渐增大,在30°坡度时,稳定在0.7,在35°坡度时,稳定在0.9,在40°坡度时,稳定在1.3,头部质心速度在0～0.18s时,快速减小到极值然后趋于稳定,稳定范围是0.9058～3.9052s,随着坡度的增大,加速度快速增大到0附近,后趋于稳定,速度的变化范围为0.9810m/s～14.51m/s,加速度的变化范围为-64.62m/s2～12.96m/s2.山羊坡地行走时的两躯体质心和头部质心相对运动位移变化呈约1/4椭球状,且坡度为0°时,相对于头部与颈部连接处,头部质心作弧形运动,当坡地坡度逐渐增大时,头部质心水平坐标先减小后增大,竖直坐标先增大后减小,在15°坡度时头部质心相对水平位移达到极大值,在20°坡度时头部质心相对水平位移达到极小值;25°坡度时头部质心相对竖直位移达到极大值,40°坡度时头部质心相对竖直位移达到极小值.该研究结果揭示了山羊在坡地行走时躯体质心和头部质心的运动变化规律,及两者之间的关联机制,为研究仿山羊农业四足机器人提供试验数据和基础.

摘要： 课题将昆虫复眼视觉原理引入三维视觉探测领域,利用复眼成像在大视场和探测灵敏度方面的优势,突破现有技术瓶颈,为实现小型化、高性能、低成本的立体目标探测系统打下理论基础.本课题主要围绕模仿复眼结构透镜阵列展开,使用不同结构及算法实现了大视场/立体信息采集.在不同方向的研究将仿生学、图像处理、光场重构等多方面理论进行了整合,利用复眼视觉在大视场及立体成像方面的优势,建立了基于复眼结构的立体视觉测量理论体系,为国内的复眼研究提供了理论基础.

摘要： 受经济利益驱使,食用油掺假造假现象频发,不仅扰乱市场秩序、侵犯消费者权益,甚至危害消费者的身体健康.食用油种类真实性鉴别技术为打击食用油掺假造假,保护消费者安全,维护市场秩序,加强政府监管提供了有效的技术支撑.从理化成分分析、分子生物学和智能感官仿生学三方面综述了食用油真伪鉴别方法的研究进展,以期为今后食用油真伪鉴别提供研究思路.

摘要： 流体减阻研究一直是研究热点和前沿,水田机械在泥水表层移动时的功率消耗尤为严重.本文结合仿生减阻理论,分析了草鱼鳞片表面流体减阻特性,采用扫描电镜对鳞片表面微结构进行分析,确立了微观单元体主要特征参数,建立3D简化模型;采用有限元流体动力学软件对鳞片微结构进行仿真模拟,获得了流场的速度云图和速度矢量图,对比分析了其与光滑表面的剪切应力值.结果表明:在微结构前方形成了低速稳定态“困水”区域,在该区域上方形成了漩涡层,起到了流体润滑的作用.当来流速度为1m/s左右时,减阻量可达14.62％.该研究为水田泥水层减阻研究奠定了仿生学基础,后续将对泥水介质的减阻机理进行分析.

摘要： 蛋白或多肽的纤维化变性是多种人类疾病的主要特征,包括阿兹海默症、帕金森氏症等神经退行性疾病及2型糖尿病等局限性疾病.研究表明体内丰富的生物膜如细胞膜等对蛋白或多肽的淀粉样变性起着关键的作用,因为细胞膜和内环境共同形成了一个液固界面,而该液固界面的物理化学性质对蛋白或多肽的局部富集起着重要作用-----这是蛋白或多肽淀粉样变性的前提条件.最新研究表明表面电荷、亲疏水性等对蛋白或多肽的淀粉样变性有一定的影响,但是作为细胞膜的本征属性---手性对蛋白或多肽的淀粉样变性会有什么样的重要影响尚未可知.

摘要： 跨介质新概念飞行器的布局设计需要同时满足气动力学和水动力学的要求,由于空气和水的密度相差了800倍,如何能使布局方案同时适应在这两种差异极大的介质中运行就成为了该类飞行器的设计难点.为了解决上述问题,通过分析常规飞行器和水下航行器的共同点和差异,同时引入仿生学的设计理念,完成了仿旗鱼外形可倾转旋翼跨介质飞行器和仿飞鱼外形可旋转组合式机翼跨介质飞行器的气、水动布局设计,分析了两种布局方案在跨介质使用时的优缺点,并对其技术可行性进行了综合评估.研究发现,提出的仿生系列跨介质新概念飞行器气、水动布局基本合理,具有一定的技术可行性,但由于所采用的变体方式、结构强度等因素的限制,主要适用于中小型跨介质飞行器的设计.

摘要： 工作阻力大是深松作业过程中一直未能很好解决的农业技术难题之一.自然界中某些生物经过亿万年进化,有些体表器官的几何结构具备了优良的减阻性能.上述减阻结构可被用于农机触土部件的结构设计以降低其工作阻力.本文将穿山甲鳞片和栉孔扇贝瓣表面棱纹形几何结构应用于深松铲刃减阻性设计.研制了三种不同分布间距的仿生棱纹型深松铲刃,并在不同试验条件下与传统平板型深松铲刃进行了耕作阻力对比试验.结果表明,相比于普通平板型,仿生棱纹型深松铲刃的作业阻力降低了3％-10％,说明仿生棱纹形几何结构能够有效降低农机触土部件的耕作阻力.

摘要： 本发明公开了一种替代诱情公猪查情的仿生学方法，其主要包括有公猪气味散发系统、仿生系统和按摩系统组成，公猪气味散发系统，包括公猪气味液体的制备、喷洒系统、气味散发系统，仿生系统，包括音频播放结构、视频观察结构、无线通讯控制结构，按摩系统，包括控制模块、按摩结构。本发明开发出一种替代诱情公猪查情的仿生学方法通过安装有公猪气味散发系统、仿生系统和按摩系统可以在使用时根据母猪与装置的间距使用不同的气味散发方法，增加诱情效果，利用仿生系统对母猪所发出的公猪叫声可有效地增加母猪的发情率，利用按摩系统可在使用时母猪的背部进行按摩，增加母猪的舒适性，避免母猪在受精时出现惊慌的情况。

摘要： 本发明公开了一种基于仿生学的轴流风机叶片结构，所述的基于仿生学的轴流风机叶片结构包括典型的轴流风机Clark Y叶型叶片主体1和鲸鱼尾鳍状尾缘4。所述的鲸鱼尾鳍状尾缘结构位于基础翼型87％～95％弦长之间。所述的鲸鱼尾鳍状尾缘结构高度为叶片翼型弦长的7.17％～9.84％，所述鲸鱼尾鳍锯齿形状采用正弦曲线结构，所述的正弦曲线锯齿的高度为翼型弦长的0.90％～1.10％。本发明可实现增大叶片吸力面2与压力面3的压差，因此可提高轴流风机叶片的做功能力并改善风机性能。此外，还可有效降低传统垂直尾缘襟翼导致的较大声压级。

摘要： 本发明提供了一种基于仿生学的钻掘装置，包括钻掘头部、躯干部、第一万向连接件和第一转向机构，钻掘头部与躯干部通过第一万向连接件连接，第一转向机构用于调节钻掘头部与躯干部之间的偏角。通过在钻掘头部设计扩缩驱动机构与冲击驱动机构，在所有钻头单元既绕第一轴体公转，且自身又自转来进行钻进的同时，可实现钻头单元间歇性地做扩张或收缩动作，以及做冲击动作，提高了钻掘效率，更能实现掘地推进要求。在掘进过程中，该钻掘装置整体能够完美的与洞壁配合，因此，其掘进方式不易破坏周围土地结构稳定性，从而避免了在掘进过程中发生塌方等安全隐患，提高了安全性。

摘要： 本发明公开了一种基于仿生学原理的市政工程用喷灌街道清洗车，包括街道清洗主体、仿章鱼捕食收拢式拾取机构、预冷式树叶冷冻咀嚼机构、可持续吸水撵水一体式机构、水循环利用系统和多维螺旋搅拌式污水过滤结构。本发明属于基于仿生学原理的市政工程用喷灌街道清洗技术领域，具体是指一种基于仿生学原理的市政工程用喷灌街道清洗车；本发明基于复合材料原理，创造性地提出了仿章鱼捕食收拢式拾取机构，在对拾取罩旋转起来之后，利用弹性记忆合金拾取片仿照章鱼捕食的动作进行路面的清洁，即规避了部分路面凹陷对清洁的影响，又解决了街道中树叶比较多时，它无法自动进入被扫干净，并且阻力过大，严重影响工作效率的问题。

摘要： 本发明公开了仿生学磁控气穴防沉淀负压式吸附导向公路施工划线车，包括标线车体、仿生学磁控制气穴防沉淀机构、预设负压式多用型导向机构、标线宽度手动调节喷料组件和阿基米德螺旋自干燥组件，所述仿生学磁控制气穴防沉淀机构设置于标线车体上，所述预设负压式多用型导向机构设置于标线车体的前侧壁上，所述标线宽度手动调节喷料组件设置于标线车体上且设置于仿生学磁控制气穴防沉淀机构上。本发明属于公路划线技术领域，具体是一种通过仿生学防止涂料结块和沉淀、能够对划线过程进行准确导向且自干燥效果好的仿生学磁控气穴防沉淀负压式吸附导向公路施工划线车。

摘要： 本发明提供了一种基于叶脉衍化的仿生学质子交换膜燃料电池，燃料电池包括阳极部分和阴极部分，所述阳极部分包括阳极极板、阳极催化层和阳极气体扩散层；所述阴极部分包括阴极极板、阴极气体扩散层和阴极催化层，在阴极催化层与阳极催化层之间设置有质子交换膜，所述阳极极板和阴极极板上分别设有气体流道；所述气体流道包括气体进口流道和气体出口流道，所述气体进口流道通过扩散层的孔隙与气体出口流道连通；所述气体出口流道通内设有点状流场。本发明有利于减小流道内的压降，使流道内的压力分布也变得更加均匀，提高质子交换膜燃料电池的水热管理及电性能。

摘要： 本申请涉及一种水泵壳体的技术领域，尤其是涉及一种仿生学水泵壳体的隔舌，其包括一体设置的隔舌头部和隔舌侧部，所述隔舌侧部有两个且对称设置在隔舌头部的两侧；所述隔舌头部在隔舌的分水面上投影的边缘形状为第一外形曲线；所述隔舌侧部在隔舌的分水面上投影的边缘形状为第二外形曲线；所述第二外形曲线的曲线方程以第二外形曲线远离于第一外形曲线一点为坐标原点，以沿着隔舌中心线方向为X轴，以隔舌头部朝向为Y轴。本申请还涉及一种仿生学水泵壳体及隔舌的设计方法。本申请具有隔舌厚度不变的情况下提升隔舌部位承压能力的效果。

摘要： 本发明涉及一种可形变的仿生学气道支架，包括：多个支架环以及将多个所述支架环串联的弹性连接件，每个所述支架环均由镍钛记忆合金编制而成。本发明提供的气道支架通过采用金属丝将多个支架环串联而成，形成类似于人体的气管结构，保证了支架的形变能力和整体的柔韧度，从而既防止了支架的整体移位，又防止了支架整体与气道之间的剪切摩擦导致的肉芽组织增生，能够更适用于气道狭窄的治疗。所述支架环采用镍钛记忆合金编制而成，因此可以容易的将其直径压缩至更细，放置在细管推送器中便于置放。压缩的支架环释放后不需要外力可以自动膨胀张开，进而起到支撑的作用。

摘要： 本实用新型公开了仿生学教学用仿生蛇，涉及仿生学教学设备技术领域，具体为仿生学教学用仿生蛇，包括仿生蛇头，所述仿生蛇头上表面的右侧设置有移动辅助板，所述移动辅助板的正面与背面均设置有移动马达。该仿生学教学用仿生蛇，使得人员在使用时可以启动移动马达，使移动管转动，移动管转动时通过其与地面之间的作用力与反作用力从而带动该仿生蛇的仿生蛇头、仿生蛇身和仿生蛇尾移动，进而在老师进行仿生学教学时为学生展示蛇的运动轨迹，增添学生的学习兴趣，且操作较为简易，便于老师在教学展示时使用，使用完毕后可以上下移动移动翻转管，将仿生蛇头、仿生蛇身和仿生蛇尾叠加在一起进行携带或存放即可。

摘要： 本实用新型涉及一种基于仿生学原理的军用仿生作战机器人，包括机体，机体具有可拆卸安装不同作战模块的机载平台，机体外侧安装有可实现机器人在爬行、飞行及轮式三种运动状态间切换的六只仿生行走腿，机体安装有中央处理模块，与中央处理模块连接的数据传输模块、定位模块、传感器模块及电机控制模块，电机控制模块与控制机器人动作的电机模块相连接；每只仿生行走腿包括可实现上下及前后摆动的支撑腿部，支撑腿部的下部安装有滚动轮，滚动轮的外侧安装有可转动的蹄型足，支撑腿部的中部安装飞行旋翼。本实用新型可适用于各种路面，不仅避免了能量的损失，更提升了通过性能，具有环境适应性强的特点，可应用到科考、排爆、抢险救灾、军事侦察等场所。