关于仿生学仿生学原理在机械设计中运用

【摘 要】随着计算机技术不断的深化发展，机械设计的工具和方法都在不断更新和升级，许多新理论和新技术领域的迁移和渗透也是很正常的，这当然包括仿生学机械设计，为其的发展提供更广阔的空间。经过长期与自然环境的生物物质的磨合，实现能量和信息交换，建立一个生物系统，来适应生态环境，在生物界已经得到了最好的解决。为了实现时代的人与自然之间的和谐，注重学习复杂的有机体，充分发挥其精致，优良的特点，建立结构，功能，控制，能源和其他方面更具有竞争力的仿生机械产品，这样的认识越来越受到人们的重视。
【关键词】仿生学原理；机械设计；实际应用
仿生学原理，可以使用到很多的领域和行业。对于现在的科技成果来说，我们的仿生学也得到了很大的发展，也在很多的实际领域上取得很大的成绩，其研究的成果也是接踵而至。在于机械设计上，它的实际效果和设计理念也是表现得很明显的，其作用在机械设计上将会极大的强化机械的实际操作性，对于机械的研发改革是有很大的指导意义的。

1 机械设计的仿生的实际定义

机械仿生设计是以设计者的创造力为基础的，在相关技术和经验的根据下，使用现代化的仿生学原理激发想象，将独具一格的机械构造创造出来的一种实践活动。其要求我们要站在以前的经验和技术至上，不断突破就得思路，结合计算机设计，优化设计，相关的性能设计于一身，形成现代化的机械设计体系，最后以仿生学理论为激发点去展开机械的设计。这是一项创新活动，也是一项全新的设计领域，值得我们去深刻的探讨。

2 机械仿生设计关注的角度

2.1 机械功能结构中的仿生设计角度

机械功能结构的仿生设计，是整个设计过程的中心内容，这是有前提的，那就是对于生物机体的构造充分的熟悉，这有这样的才可以将生物身上的功能性优势展现在机械身上去，这两者的结合是和不容易的。我们知道自然界的生物是历经种种修炼和磨合，使得可以很好的适应自然环境，以实现自身的不断发展和进化，在这样的过程中无论是自己的形态，还是其结构都发生了很大的变化，这就是适应自然的结果。我们就是要利用生物身上这样的优势结构，将其使用到我们的器械的设计理念里。

2.2 机械运动性的仿生设计角度

对于机械的运行性能的研究就要关注与对于仿生学的运动技能展开深入的研究，要想充分的了解动物的运动机制，我们就要从多方面的内容着手，无论是其形态组成，还是其功能实现都要进行仔细的研究，确保形成全面的研究体系。在运动性上，我们关注的对象是仿生机器人的设计。社会的发展是没有办法阻挡的，机器人的使用也会渐渐的蔓延，在我们的生活，学习中将会扮演着很重要的角色。我们仅仅关注一些有着运动性的机械设计， 比如杯状饮料机械的手的设计，使用的是双曲结构，可以保证收到灵活性，可以满足现实的种种需要。还有就是生物肌肉的反应几乎是很我们的实际的肌肉的反应速度是一样的，这就是对于其运动性的充分利用。

2.3 机械材料选择的仿生角度

在仿生种类中还有一种仿生，其应用的范围十分的广泛，无论是生物的组成，还是其结构流程，都可以很准确的把握，并且以此来开展材料的设计，这就是为了更好的使用机械。天然材料的结果组织，微型纤维的研究，有利于我们开展复合材料的设计，这样的话以高仿生材料来代替本身有着缺陷的材料，这对于机械来说可以极大的强化其使用的价值，将最好的仿生材料应用的这样的环境是很有利于我们的机械设计的。

2.4 机械控制性能上的仿生学角度

现代机器系统很多的都是采用机电合一的，是为了保证对于机械的智能控制，这是未来机械的发展趋势也是现在的机械不断发展的动力源泉。为了实现对于机械的控制更加的人性化和智能化，就会对于生物的控制展开研究，这样的话就会不断的增加我们在机械控制能力上的尝试，比如智能机器人的有效控制，在于农业方面表现的更加的明显。比如日本和美国都在农业领域展开智能化操作，其操作的主体就是对于机械控制性能上的仿生原理的使用，其在与定位，在于导航方面都是有很大的指导性的，可以确保农业生产的均匀化作业，精准化操作。

3 机械仿生设计的未来发展方向

3.1 机械仿生设计的理念不断深入和发展

首先，机械仿生设计其领域越来越广泛，所能够设计的方面也是日渐丰富，无论是概念上，内容上，还是目的上都有着很大的发展趋势。比如工程方面的仿生学，生命方面的仿生学，生物方面上的仿生学，结构方面的仿生学等等，这些都是机械仿生学之前的理论基础，我们通过对于这样的理论基础全方位，立体化的分析，对于其实践活动进行有效的指导。在这方面我们国家涉及的领域有工农机械的设计，以仿生学的角度来审视我们的工农机械的设计以及在使用中遇到的实际问题，像阻力大，容易掉链等问题都在慢慢的得以解决，由此产生的一些技术和仿生学的利用也渐渐的变得多了。

3.2 现代信息技术的使用，使得仿生技术不断的进入使用阶段

现代的信息技术飞速发展，这对于机械的仿生技术来说是一个很大促进，因为计算机的技术使用可以让我们更加直观的将机械的形状，构造与生物的原理结合起来，其结合的实际参考效果是很直观的，可以形成具体的操作方案，不再像以前一样知识单单的想象，没有实际的参考。在计算机技术下，我们就可以有效的将其想象中的仿生技术一一的反应出来，并对于这样的显示做出种种修改，以保证在投入使用中不会出现很多的问题。其CAD技术不断娴熟，生成图像的虚度很快，将对于实际的操作有着很直接的指导意义。可以说是现代的信息技术在不断的促进着我们的仿生事业的不断发展。

3.3 仿生学的智能化应用

我们仿生机器人是有着很明显的分类的，其一是仿生物机器人，其二是仿人类机器人。前者比如说蛇类，螃蟹，蜘蛛类，这样的功能实现是依靠这样的仿生模式的；而后者就是对于我们的人体的肢体动作，肢体组成，进行有效的分析总结，在这样的仿生基础上进行设计，我们看到的就是既可以爬山灭火，又可以完胜家务才做的高智能化的机器人，这对于我们的生活和娱乐都是很大的帮助。我们可以结合不同的生物特性，将动植物的特性一一的反馈到我们的实际使用的机械上，这样的话我们就可以最大限度的享受现代的仿生学带来的实际效果。

4 结束语

机械仿生设计是符合我们时代的发展要求的，这是人类知识积累和发展的结果，有着很高的创新性，但是在追求仿生化的同时我们要尤其注意掌握分寸，不能单方面的痴迷于仿生，将其最完美的效果展现出来就好了，我们为的是实现我们的机械更加的智能化，而不是建立一个惟妙惟肖的动物园。我们一致追求的是仿生学的最有效的使用，可以在这样的过程中最大限度的掌握其技巧，理解其真正的内涵。结构化，智能化，人性化这才是我们机械追求的仿生化。这是我们在追求仿生学中必须要明确的观念。
参考文献：
邱支振.机械工程的未来与仿生[J].安徽工业大学学报，2002（19）.
温家平.体育仿生学的理论体系与实践.上海体育

摘自：本科毕业论文致谢www.udooo.com

学院学报，1990（02）.
[3]孙毅.仿生学研究的若干重要进展[J].科技情报开发与经济，2010（3）.