仿生原理与创新设计.ppt

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,第一节 仿生学与仿生机械学概述,一、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,第一节 仿生学与仿生机械学概述,二、仿生机械,仿生机械（bio-simulationmachinery）， 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

2、具有生物特征的机械。,仿生机械,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-运动副约束数,第二节 仿生机械手,一、仿生机械手的机构组成,第二节 仿生机械手,一、仿生机械手的机构组成,F=619-(21+32+46+511)=27,同理可求得手指部分的自由度为,F=615-（45+510）=20,五指机械手,人工肌肉,第二节 仿生机

3、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

4、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,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

5、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

6、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,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,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,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,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,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：