仿生原理与创新设计.ppt

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1、题目：仿生原理与创新设计小组成员：现代设计理论与方法第九组总结报告第一节仿生学与仿生机械学概述第二节仿生机械手第三节步行与仿生机构的设计第四节爬行与仿生机构的设计第五节飞行与仿生机构的设计第六节游动与仿生机构的设计生活中的仿生学蝙蝠雷达鱼尾船橹人眼晶状体透镜电鱼电池鸟飞机研究生物系统的结构和特征、并以此为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的科学,称为仿生学（bionics）。第一节仿生学与仿生机械学概述一、仿生机械仿生学仿生学力学仿生电子仿生学化学仿生信息与控制仿生第一节仿生学与仿生机械学概述一、仿生主要研究内容

2、第一节仿生学与仿生机械学概述二、仿生机械仿生机械（bio-simulation machinery），是模仿生物的形态、结构、运动和控制，设计出功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。仿生机械功能仿生结构仿生控制仿生材料仿生第一节仿生学与仿生机械学概述三、仿生机械学注意事项1、了解仿生对象的具体结构和运动特性。2、避免“机械式”仿生。3、注重功能目标，力求结构简单。4、仿生的结果具有多值性。5、仿生设计的过程也是创新的过程。仿生机械手机构的运动副及自由度开链机构，由若干构件组成。n-构件数，k-运动副数，pk-运动副约束

3、数第二节仿生机械手一、仿生机械手的机构组成SS’=1R=10RSGSS’=4肱骨尺骨桡骨第二节仿生机械手一、仿生机械手的机构组成F=6×19-(2×1+3×2+4×6+5×11)=27同理可求得手指部分的自由度为F=6×15-（4×5+5×10）=20五指机械手人工肌肉第二节仿生机械手二、仿生机械手实例皮肤机械手同步操作机械手第二节仿生机械手二、仿生机械手实例三指机械手四指机械手第二节仿生机械手二、仿生机械手实例足端运行轨迹的测定与分析大腿相对股骨关节转动角度小腿相对膝关节转动角度足底运动—足底着地，足底平放，足底推离第三

4、节步行与仿生机构的设计一、有足动物腿部结构与运动分析足端轨迹落地相抬腿相抬腿相人类两足步行鸟类两足步行第三节步行与仿生机构的设计一、有足动物腿部结构与运动分析两足步行机器人第三节步行与仿生机构的设计一、有足动物腿部结构与运动分析本田仿人机器人北理仿人机器人自制仿人机器人四足走行动作的运动机理与分析四足步行相：三足着地，四足的交替运动顺序小跑相：三足着地与二足着地交替进行跑相：三足着地、二足着地、单足着地交替进行后腿前腿第三节步行与仿生机构的设计一、有足动物腿部结构与运动分析第三节步行与仿生机构的设计一、有足动物腿部结构与运

5、动分析多足步行机器人探月多足机器人仿生机器骡马6足机器人6足机器人机构模型多足步行仿生机器人实例第三节步行与仿生机构的设计一、有足动物腿部结构与运动分析第四节爬行与仿生机构的设计一、仿生爬行机器人机构爬行机器人爬墙机器人管道机器人蛇形机器人1、以静电致动方的仿生扑翼1)扑翼结构飞行昆虫的特征如外部骨骼、弹性关节、变形胸腔以及伸缩肌肉等为我们设计微型飞行器提供了借鉴思路。第五节飞行与仿生机构的设计一、飞行仿生机器人的翅2、仿生扑翼机构设计第五节飞行与仿生机构的设计一、飞行仿生机器人的翅第五节飞行与仿生机构的设计二、飞行仿生机

6、器人实例微型飞行机器人第五节飞行与仿生机构的设计二、飞行仿生机器人实例苍蝇机器人第五节飞行与仿生机构的设计二、飞行仿生机器人实例身体波浪式摆动推进尾鳍摆动式推进第六节游动与仿生机构的设计一、鱼类摆动推进的泳动力学原理第六节游动与仿生机构的设计二、鱼类推进结构第六节游动与仿生机构的设计三、游动仿生机器人实例仿生开发实例→新型拟人6自由度机械臂的研制设计要求：设计出运动规律类似于人体手臂的机械臂；采用多种机械结构；活动空间基本达到人体手臂的能力；功能类似人体手臂；能够灵活实用。仿生设计实例分析11、可行性论证2、初步设计2仿生

7、开发实例→新型拟人6自由度机械臂的研制仿生设计实例分析仿生开发实例→新型拟人6自由度机械臂的研制仿生设计实例分析33、详细设计仿生开发实例→新型拟人6自由度机械臂的研制仿生设计实例分析44、试制与测试仿生开发实例→新型拟人6自由度机械臂的研制仿生设计实例分析55、设计改进思考题:1、仿生学与仿生机械学的联系？2、仿生机械手的主要结构特点？3、如何利用步行原理实现仿生设计？想一想课程心得体会1：对现代设计理论与方法有了进一步认识了；2：在以后的学习中怎样构建自己的知识结构平台；3：讨论的过程中，看到了别人看待问题的方式；4：

8、逐渐看到自己不懂得地方和需要提高的地方。谢谢