仿生机械与生物制造的文章急需仿生机械与生物制造这...

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模仿生物的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械.研究仿生机械的学科称为仿生机械学,它是20世纪60年代末期由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科相互渗透、结合而成的一门边缘学科.15世纪意大利画家达·芬奇认为人类可以模仿鸟类飞行,并绘制了扑翼机图.19世纪出现了不同类型的单翼机和双翼滑翔机.1903年,英国的W.莱特和O.莱特发明了飞机.以后近代生物学和控制论出现,为机器与生物可以类比奠定了理论基?960年 9 月在美国召开了第一届仿生学讨论会,确立了仿生学学科.1970年日本人工手研究会主办召开了第一届生物机构讨论会,确立了生物力学和生物机构学两个学科,在这个基础上形成了仿生机械学.仿生机械研究的主要领域有生物力学、控制体和机器人.其中生物力学研究生命的力学现象和规律,包括生体材料力学、生体机械力学和生体流体力学；控制体是根据从生物了解到的知识建造的用人脑控制的工程技术系统,如肌电假手、装具等；机器人则是用计算机控制的工程技术系统.仿生机械学的主要研究课题有拟人型机械手,步行机、假肢以及模仿鸟类、昆虫和鱼类等生物的各种机械.

　　仿生机械是模仿生物的形态、结构和控制原理,而设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械.

　　研究仿生机械的学科称为仿生机械学,它是二十世纪60年代末期,由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科相互渗透、结合而形成的一门边缘学科.

　　在自然界中,生物通过物竞天择和长期的自身进化,已对自然环境具有高度的适应性.它们的感知、决策、指令、反馈、运动等机能和器官结构,远比人类所曾经制造的机械更为完善.

　　模仿生物形态结构创造机械的技术有悠久的历史.十五世纪,意大利的列奥纳多·达芬奇认为人类可以模仿鸟类飞行,并绘制了扑翼机图.到十九世纪,各种自然科学有了较大的发展,人们利用空气动力学原理,制成了几种不同类型的单翼机和双翼滑翔机.1903年,美国的莱特兄弟发明了飞机.

　　然而,在很长一段时间内,人们对于生物与机器之间到底有什么共同之处还缺乏认识,因而只限于形体上的模仿.直到二十世纪中叶,由于原子能利用、航天、海洋开发和军事技术的需要,迫切要求机械装置应具有适应性和高度的可靠性.而以往的各种机械装置远远不能满足要求,迫切需要寻找一条全新的技术发展途径和设计理论.

　　随着近代生物学的发展,人们发现生物在能量转换、控制调节、信息处理、辨别方位、导航和探测等方面,有着以往技术所不可比拟的长处.同时在自然科学中又出现了“控制论”理论,它是研究机器和生物体中控制和通信的科学.控制论是沟通技术系统和生物系统工作原理之间的桥梁,奠定了机器与生物可以类比的理论基础.

　　1960年9月在美国召开了第一届仿生学讨论会,提出“生物原型是新技术的关键”的论题,从而确立了仿生学学科,以后又形成许多仿生学的分支学科.1970年日本人工手研究会主办了第一届生物机构讨论会,从而确立了生物力学和生物机构学两个学科,在这个基础上形成了仿生机械学.

　　仿生机械研究的主要领域有生物力学、控制体和机器人.生物力学研究生命的力学现象和规律,包括生体材料力学、生体流体力学、生体机械力学；控制体和机器人是根据从生物了解到的知识,建造的工程技术系统.用人脑控制的称为控制体(如肌电假手、装具),用计算机控制的称为机器人.仿生机械学的主要研究课题有拟人型机械手、步行机、假肢,以及模仿鸟类、昆虫和鱼类等生物的各种机械.

　　各种动物的前肢从外形和功能上看虽然不尽相同,但它们的内部构造却基本一致.两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类动物的前肢骨骼都是由肱骨、前臂骨、腕骨和指骨组成的.人的上肢具有较高的操作性灵活性和适应性,机械手正朝着与人上肢功能接近的方向发展.

　　人的一个上肢有32块骨骼,由50多条肌肉驱动,由肩关节、肘关节、腕关节构成27个空间自由度.肩和肘关节构成4个自由度,以确定手心的位置；腕关节有3个自由度,以确定手心的姿态.手由肩、肘、腕确定位置和姿态后,为了掌握物体作各种精巧、复杂的动作,还要靠多关节的五指和柔软的手掌；手指由26块骨骼构成20个自由度,因此手指可作各种精巧操作.

　　在这么多自由度的协调配合下,肌肉在瞬间运动下可发出很大的力量,最大出力与自重之比远较人类制造的任何机器都高得多.肌肉的控制机构具有多重自动控制机构和安全机构,从脑部来的指令可以到达手的各个部分.从工程技术上实现这样的机能特征和信息处理系统县现在还是很困难的.

　　为了提高移动机械对环境的适应性,扩大人类在海底、北极、矿区、星球和沼泽等崎岖不平地面的活动空间,需要研究模拟生物的步行机构.动物的运动多是通过多关节足来实现的,因此动物足的形态机能、运动和姿体稳定控制等是研究步行机的关键.

　　模仿鸟类、昆虫和鱼类的形态构造特点,研制各种适宜在空中、水下活动的机械技术系统,是仿生机械的重要内容.自然界能飞的动物种类接近全部动物的3/4,其中占主要地位的有600多种鸟类和35万多种昆虫.这些飞行动物为人类改进飞机性能和制造新型飞行器提供了天然的设计原型.鸟类和昆虫的某些特殊机能,如蚊蝇和蜜蜂等昆虫灵活机动的陡然起飞,翻转翅翼的高频振动,光面悬垂和空中定位等,都是现代飞机所做不到的.

　　根据蝙蝠喉头发出的超声波可在空中导航和对空中食物定位的原理,人类发明了雷达；根据苍蝇、蜻蜓的复眼原理,人类发明了复印机和印刷机的复眼透镜；根据响尾蛇的颊窝能感觉到0.001℃的温度变化的原理,人类发明了跟踪追击的响尾蛇导弹；人类还利用蛙跳的原理设计了蛤蟆夯；模仿警犬的高灵敏嗅觉制成了用于侦缉的“电子警犬”.

　　鲸、海豚和各种鱼类经过亿万年的进化,形成了适应于水中环境的多姿体形.其中有适应于快速航行的仿锤形；适应于水底缓慢运动的平扁形；适应于穿入泥土或石洞间的圆筒形.脊鳍阔大的剑鱼速度可达110公里/时,并能在几秒之内就可达到全速,这是现代快艇所不及的.

　　鱼类除了有适于航行的形体外,同时还有特殊的推进和沉浮机能.人类根据水生动物尾鳍摆动式推进系统的生物力学原理,设计出一种摆动板推进系统.它不仅可以使船只十分灵活地转弯和避开障碍,还可以顺利地通过浅水域或沙洲而不搁浅.

　　僧帽水母用感觉细胞控制浮鳔内的气体,使身体沉浮；金枪鱼靠控制体内一种生理化学反应而沉浮.人类根据这些原理研制成潜水艇的沉浮系统.乌贼的体型虽然和鱼不太相同,但运动器官十分完善,它靠收缩腹肌把外套膜中的水从喷嘴迅速射出,借此推进身体前进.人类根据这个原理设计出喷水船.人类还模仿海豚皮肤可减少水阻的特点,制成了“人工海豚皮”.

　　现在仿生机械学的研究和运用仅仅迈出了第一步,但从所取得的成果看,利用生物界的许多有益构思来发展技术,是未来发展的一个重要方向.

　　人们不仅要研究生物系统在进化过程中逐渐形成的那些结构和机能,更要着重揭示其组织结构的原理,评定其机能关系、适应方法、存活方法和自我更新方法等.把生物系统中可能应用的优越结构和物理学的特性结合使用,人类就可能得到在某些性能上比自然界形成的体系更为完善的仿生机械.

其他类似问题

问题1：生物制造和仿生制造是不是一样的?[生物科目]

不是

生物制造指利用现代生物技术生产的商品实际是生物体本身在生产

仿生制造指模仿生物的组织结构和运行模式的制造系统与制造过程,实际不是生物生产

问题2：仿生是指模仿生物的某些____来发明创造各种仪器设备.例如人类模仿___建造了薄壳建筑[生物科目]

特征 乌龟

问题3：有哪些仿生生物[语文科目]

仿生学举16个例子：

1.由令人讨厌的苍蝇,仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪.已经被安装在宇宙飞船的座舱里,用来检测舱内气体的成分.

2.从萤火虫到人工冷光；

3.电鱼与伏特电池；

4.水母的顺风耳,仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义.

5.人们根据蛙眼的视觉原理,已研制成功一种电子蛙眼.这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样,准确无误地识别出特定形状的物体.把电子蛙眼装入雷达系统后,雷达抗干扰能力大大提高.这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等.特别是能够区别真假导弹,防止以假乱真.

电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上.在机场,它能监视飞机的起飞与降落,若发现飞机将要发生碰撞,能及时发出警报.在交通要道,它能指挥车辆的行驶,防止车辆碰撞事故的发生.

6.根据蝙蝠超声定位器的原理,人们还仿制了盲人用的“探路仪”.这种探路仪内装一个超声波发射器,盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等.如今,有类似作用的“超声眼镜”也已制成.

7.模拟蓝藻的不完全光合器,将设计出仿生光解水的装置,从而可获得大量的氢气.

8.根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究,已仿制了人力增强器——步行机.

9.现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子.

10.屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲.

11.船桨模仿的是鱼的鳍.

12.锯子学的是螳螂臂,或锯齿草.

13.苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣.

14.嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路.

15.壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景.

16.贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固,这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上.

问题4：你想发明什么仿生学的机器作文[物理科目]

我想利用电子蛙眼发明舞动机.

问题5：二元化武器由哪个生物仿生得来

甲虫

甲虫自卫时,可喷射出具有恶臭的高温液体“炮弹”,以迷惑、刺激和惊吓敌害.科学家将其解剖后发现甲虫体内有3个小室,分别储有二元酚溶液、双氧水和生物酶.二元酚和双氧水流到第三小室与生物酶混合发生化学反应,瞬间就成为100℃的毒液,并迅速射出.这种原理目前已应用于军事技术中.二战期间,德国纳粹为了战争的需要,据此机理制造出了一种功率极大且性能安全可靠的新型发动机,安装在飞航式导弹上,使之飞行速度加快,安全稳定,命中率提高,英国伦敦在受其轰炸时损失惨重.美国军事专家受甲虫喷射原理的启发研制出了先进的二元化武器.这种武器将两种或多种能产生毒剂的化学物质分装在两个隔开的容器中,炮弹发射后隔膜破裂,两种毒剂中间体在弹体飞行的8—10秒内混合并发生反应,在到达目标的瞬间生成致命的毒剂以杀伤敌人.它们易于生产、储存、运输,安全且不易失效.萤火虫可将化学能直接转变成光能,且转化效率达100%,而普通电灯的发光效率只有6%.人们模仿萤火虫的发光原理制成的冷光源可将发光效率提高十几倍,大大节约了能量.另外,根据甲虫的视动反应机制研制成功的空对地速度计已成功地应用明了直升机.通过蜻蜓的复眼发明了多相片的照相机.通过鸟发明了飞机.美国空军通过毒蛇的“热眼”功能,研究开发出了微型热传感器.我国纺织科技人员利用仿生学原理,借鉴陆地动物的皮毛结构,设计出一种KEG保温面料,并具有防风和导目标的雷达,看么研