題目：仿生原理與創新設計

小組成員：現代設計理論與方法第九組總結報告題目：仿生原理與創新設計現代設計理論與方法第九組總結1第一節仿生學與仿生機械學概述第二節仿生機械手第三節步行與仿生機構的設計第四節爬行與仿生機構的設計第五節飛行與仿生機構的設計第六節游動與仿生機構的設計第一節仿生學與仿生機械學概述2生活中的仿生學蝙蝠

雷達

魚尾船櫓人眼晶狀體透鏡電魚

電池鳥飛機生活中的蝙蝠雷達3研究生物系統的結構和特征、并以此為工程技術提供新的設計思想、工作原理和系統構成的科學,稱為仿生學（bionics）。第一節仿生學與仿生機械學概述一、仿生研究生物系統的結構和特征、并以此為工程技術提供新的設計思想、4機械仿生學仿生學力學仿生電子仿生學化學仿生信息與控制仿生第一節仿生學與仿生機械學概述一、仿生主要研究內容機仿生學力電化信第一節仿生學與仿生機械學概述一、仿生主要研5第一節仿生學與仿生機械學概述二、仿生機械仿生機械（bio-simulation

machinery），是模仿生物的形態、結構、運動和控制，設計出功能更集中、效率更高并具有生物特征的機械。仿生機械功能仿生結構仿生控制仿生材料仿生第一節仿生學與仿生機械學概述二、仿生機械仿生機械（bio-6第一節仿生學與仿生機械學概述三、仿生機械學注意事項1、了解仿生對象的具體結構和運動特性。2、避免“機械式”仿生。3、注重功能目標，力求結構簡單。4、仿生的結果具有多值性。5、仿生設計的過程也是創新的過程。第一節仿生學與仿生機械學概述三、仿生機械學注意事項1、了解7仿生機械手機構的運動副及自由度開鏈機構，由若干構件組成。

n-構件數，k-運動副數，pk-運動副約束數第二節仿生機械手一、仿生機械手的機構組成仿生機械手機構的運動副及自由度開鏈機構，由若干構件組成。8SS’=1R=10RSGSS’=4肱骨尺骨橈骨第二節仿生機械手一、仿生機械手的機構組成SS’=1R=10RSGSS’=4肱骨尺骨橈骨第二節仿生機9仿生原理與創新設計課件10F=6×19-(2×1+3×2+4×6+5×11)=27同理可求得手指部分的自由度為F=6×15-（4×5+5×10）=20F=6×19-(2×1+3×2+4×6+5×11)=27同理11五指機械手人工肌肉第二節仿生機械手二、仿生機械手實例五指機械手人工肌肉第二節仿生機械手二、仿生機械手實例12皮膚機械手同步操作機械手第二節仿生機械手二、仿生機械手實例皮膚機械手同步操作機械手第二節仿生機械手二、仿生機械手實例13三指機械手四指機械手第二節仿生機械手二、仿生機械手實例三指機械手四指機械手第二節仿生機械手二、仿生機械手實例14足端運行軌跡的測定與分析大腿相對股骨關節轉動角度小腿相對膝關節轉動角度足底運動—足底著地，足底平放，足底推離第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析足端運行軌跡的測定與分析第三節步行與仿生機構的設計一、有足15足端軌跡落地相抬腿相抬腿相人類兩足步行鳥類兩足步行第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析足端軌跡落地相抬腿相抬腿相人類兩足步行鳥類兩足步行第三節步16兩足步行機器人第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析本田仿人機器人北理仿人機器人自制仿人機器人兩第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析17四足走行動作的運動機理與分析四足步行相：三足著地，四足的交替運動順序小跑相：三足著地與二足著地交替進行跑相：三足著地、二足著地、單足著地交替進行后腿前腿第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析四足走行動作的運動機理與分析四足步行相：三足著地，四足的交替18第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析多足步行機器人探月多足機器人仿生機器騾馬6足機器人6足機器人機構模型第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析多19多足步行仿生機器人實例第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析多足步行仿生機器人實例第三節步行與仿生機構的設計一、有足動20第四節爬行與仿生機構的設計一、仿生爬行機器人機構爬行機器人爬墻機器人管道機器人蛇形機器人第四節爬行與仿生機構的設計一、仿生爬行機器人機構爬行機器人211、以靜電致動方的仿生撲翼1)撲翼結構飛行昆蟲的特征如外部骨骼、彈性關節、變形胸腔以及伸縮肌肉等為我們設計微型飛行器提供了借鑒思路。第五節飛行與仿生機構的設計一、飛行仿生機器人的翅1、以靜電致動方的仿生撲翼1)撲翼結構第五節飛行與仿生機222、仿生撲翼機構設計第五節飛行與仿生機構的設計一、飛行仿生機器人的翅2、仿生撲翼機構設計第五節飛行與仿生機構的設計一、飛行仿生23第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人實例第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人實例24微型飛行機器人第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人實例微型飛行機器人第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人25蒼蠅機器人第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人實例蒼蠅機器人第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人實例26身體波浪式擺動推進尾鰭擺動式推進第六節游動與仿生機構的設計一、魚類擺動推進的泳動力學原理身體波浪式擺動推進尾鰭擺動式推進第六節游動與仿生機構的設計27第六節游動與仿生機構的設計二、魚類推進結構第六節游動與仿生機構的設計二、魚類推進結構28第六節游動與仿生機構的設計三、游動仿生機器人實例第六節游動與仿生機構的設計三、游動仿生機器人實例29仿生開發實例→

新型擬人6自由度機械臂的研制設計要求：設計出運動規律類似于人體手臂的機械臂；采用多種機械結構；活動空間基本達到人體手臂的能力；功能類似人體手臂；能夠靈活實用。仿生設計實例分析仿生開發實例→新型擬人6自由度機械臂的研制設計要求：仿3011、可行性論證2、初步設計2仿生開發實例→

新型擬人6自由度機械臂的研制仿生設計實例分析11、可行性論證2、初步設計2仿生開發實例→新型擬人6自31仿生開發實例→

新型擬人6自由度機械臂的研制仿生設計實例分析33、詳細設計仿生開發實例→新型擬人6自由度機械臂的研制仿生設計實例32仿生開發實例→

新型擬人6自由度機械臂的研制仿生設計實例分析44、試制與測試仿生開發實例→新型擬人6自由度機械臂的研制仿生設計實例33仿生開發實例→

新型擬人6自由度機械臂的研制仿生設計實例分析55、設計改進仿生開發實例→新型擬人6自由度機械臂的研制仿生設計實例34思考題:1、仿生學與仿生機械學的聯系？2、仿生機械手的主要結構特點？3、如何利用步行原理實現仿生設計？想一想思考題:想一想35課程心得體會1：對現代設計理論與方法有了進一步認識了；2：在以后的學習中怎樣構建自己的知識結構平臺；3：討論的過程中，看到了別人看待問題的方式；4：逐漸看到自己不懂得地方和需要提高的地方。課程心得體會1：對現代設計理論與方法有了進一步認識了；36謝謝謝謝37演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！38

題目：仿生原理與創新設計

小組成員：現代設計理論與方法第九組總結報告題目：仿生原理與創新設計現代設計理論與方法第九組總結39第一節仿生學與仿生機械學概述第二節仿生機械手第三節步行與仿生機構的設計第四節爬行與仿生機構的設計第五節飛行與仿生機構的設計第六節游動與仿生機構的設計第一節仿生學與仿生機械學概述40生活中的仿生學蝙蝠

雷達

魚尾船櫓人眼晶狀體透鏡電魚

電池鳥飛機生活中的蝙蝠雷達41研究生物系統的結構和特征、并以此為工程技術提供新的設計思想、工作原理和系統構成的科學,稱為仿生學（bionics）。第一節仿生學與仿生機械學概述一、仿生研究生物系統的結構和特征、并以此為工程技術提供新的設計思想、42機械仿生學仿生學力學仿生電子仿生學化學仿生信息與控制仿生第一節仿生學與仿生機械學概述一、仿生主要研究內容機仿生學力電化信第一節仿生學與仿生機械學概述一、仿生主要研43第一節仿生學與仿生機械學概述二、仿生機械仿生機械（bio-simulation

machinery），是模仿生物的形態、結構、運動和控制，設計出功能更集中、效率更高并具有生物特征的機械。仿生機械功能仿生結構仿生控制仿生材料仿生第一節仿生學與仿生機械學概述二、仿生機械仿生機械（bio-44第一節仿生學與仿生機械學概述三、仿生機械學注意事項1、了解仿生對象的具體結構和運動特性。2、避免“機械式”仿生。3、注重功能目標，力求結構簡單。4、仿生的結果具有多值性。5、仿生設計的過程也是創新的過程。第一節仿生學與仿生機械學概述三、仿生機械學注意事項1、了解45仿生機械手機構的運動副及自由度開鏈機構，由若干構件組成。

n-構件數，k-運動副數，pk-運動副約束數第二節仿生機械手一、仿生機械手的機構組成仿生機械手機構的運動副及自由度開鏈機構，由若干構件組成。46SS’=1R=10RSGSS’=4肱骨尺骨橈骨第二節仿生機械手一、仿生機械手的機構組成SS’=1R=10RSGSS’=4肱骨尺骨橈骨第二節仿生機47仿生原理與創新設計課件48F=6×19-(2×1+3×2+4×6+5×11)=27同理可求得手指部分的自由度為F=6×15-（4×5+5×10）=20F=6×19-(2×1+3×2+4×6+5×11)=27同理49五指機械手人工肌肉第二節仿生機械手二、仿生機械手實例五指機械手人工肌肉第二節仿生機械手二、仿生機械手實例50皮膚機械手同步操作機械手第二節仿生機械手二、仿生機械手實例皮膚機械手同步操作機械手第二節仿生機械手二、仿生機械手實例51三指機械手四指機械手第二節仿生機械手二、仿生機械手實例三指機械手四指機械手第二節仿生機械手二、仿生機械手實例52足端運行軌跡的測定與分析大腿相對股骨關節轉動角度小腿相對膝關節轉動角度足底運動—足底著地，足底平放，足底推離第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析足端運行軌跡的測定與分析第三節步行與仿生機構的設計一、有足53足端軌跡落地相抬腿相抬腿相人類兩足步行鳥類兩足步行第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析足端軌跡落地相抬腿相抬腿相人類兩足步行鳥類兩足步行第三節步54兩足步行機器人第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析本田仿人機器人北理仿人機器人自制仿人機器人兩第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析55四足走行動作的運動機理與分析四足步行相：三足著地，四足的交替運動順序小跑相：三足著地與二足著地交替進行跑相：三足著地、二足著地、單足著地交替進行后腿前腿第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析四足走行動作的運動機理與分析四足步行相：三足著地，四足的交替56第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析多足步行機器人探月多足機器人仿生機器騾馬6足機器人6足機器人機構模型第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析多57多足步行仿生機器人實例第三節步行與仿生機構的設計一、有足動物腿部結構與運動分析多足步行仿生機器人實例第三節步行與仿生機構的設計一、有足動58第四節爬行與仿生機構的設計一、仿生爬行機器人機構爬行機器人爬墻機器人管道機器人蛇形機器人第四節爬行與仿生機構的設計一、仿生爬行機器人機構爬行機器人591、以靜電致動方的仿生撲翼1)撲翼結構飛行昆蟲的特征如外部骨骼、彈性關節、變形胸腔以及伸縮肌肉等為我們設計微型飛行器提供了借鑒思路。第五節飛行與仿生機構的設計一、飛行仿生機器人的翅1、以靜電致動方的仿生撲翼1)撲翼結構第五節飛行與仿生機602、仿生撲翼機構設計第五節飛行與仿生機構的設計一、飛行仿生機器人的翅2、仿生撲翼機構設計第五節飛行與仿生機構的設計一、飛行仿生61第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人實例第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人實例62微型飛行機器人第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人實例微型飛行機器人第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人63蒼蠅機器人第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人實例蒼蠅機器人第五節飛行與仿生機構的設計二、飛行仿生機器人實例64身體波浪式擺動推進尾鰭擺動式推進第六節游動與仿生機構的設計一、魚類擺動推進的泳動力學原理身體波浪式擺動推進尾鰭擺動式推進第六節游動與仿生機構的設計65第六節游動與仿生機構的設計二、魚類推進結構第六節游動與仿生機構的設計二、魚類推進結構66第六節游動與仿生機構的設計三、游動仿生機器人實例第六節游動與仿生機構的設計三、游動仿生機器人實例67仿生開發實例→

新型擬人6自由度機械臂的研制設計要