仿生原理与创新设计.ppt

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：