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生物机械 前言： 当今社会的科技、文化、经济飞速发展，有许多人类意想不到的科技产品出现在世界上。当然，还有许许多多人类意想不到的东西没有现世，也许，再过几十年，我们就可以自己拥有翅膀，翱翔在蓝天之上。 今天我主要的内容是生物机械，也许现在我对它并不是很了解，但是我相信，通过我的努力，我会在这方面做出一些东西的。 顾名思义生物机械是用生物体或类生命体（病毒等）的全体或部分来构成机械的元件来组成的机械体。它与生物的区别是没有自主生命，却有生命反射。无论是生物还是普通的机械都有自己的优缺点，生物机械大部分融合了生物、普通机械的优点，并克服了它们的一部分缺点。比如生物的寿命短、训练周期长、易犯错生病等，普通机械能耗大、功率小、需要经常维护。生物机械正好弥补以上不足，蝗虫的弹跳性能很好是因为它的后腿肌肉的韧性很强能储存很多能量像个弹簧，如果用它来代替一些弹簧的话是很不错的。但实现依然有技术难题。虽然这些难题暂时还没有解决，但是我相信随着人类科技的发展，这些难题一定会被解决的。 综述范围：对生物机械的知识的统述，对生物机械的理解，生物机械成功的案例，生物机械的发展前景，搜集一些重要的文献。 我想有许多动物也可以当做生物机械概念的例子，如下：比如说牛吃草而生产牛奶（畜牧业的生物机器、动物生物机器），苹果树从土壤中吸收营养在阳光雨露下产出苹果（农林业的生物机器、植物生物机器），微生物在工业发酵的条件下产出工业发酵目的产物（工业的生物机器、微生物生物机器、细胞机器）。 现在已经诞生了各种各样的生物机械，还有许多处于研究状态。随着人类的研究与发展，更多的生物机械诞生，为人类的发展与社会的进步带来了意想不到的促进作用。我们的生活也因为有了生物机械而更加精彩。 科学家与生物学家们正在研究生物玻璃，待生物玻璃研究成功之后，由于其与眼角膜有相互融合的特性，所以可以用作角膜支架的材料，可以解决人类眼角膜出现问题后缺乏资料的巨大问题。 主题： 科技在发展，社会在进步，有许许多多的工业操作已经不需要人自己来完成了，有了机器人，危险的操作只需要人控制电脑来完成，大大的减轻了人所需要面对的危险。也可以提高操作的精确性与安全性， 相信大家都看过终结者吧，电影中的机械人和人类有着完全相同的外表、其皮肤也和人类有着相同的触感，相同的情感、相同的思维，甚至他们的思维比人类还开阔。当然，电影毕竟是电影，依靠现在的科学技术还是无法实现的。 我想过某些事情，我们是不是可以把人类的基因与细胞移植在机器人的身上呢？也许这是不能完成的任务，但是“只有想不到，没有做不到”，既然这些东西能出现在电影中，中就有一天会出现在我们的世界。我们可以首先制造出一个机器人，但是并不给其装上动力系统。之后，我们可以在机器人的身上安装一些可以提供生物细胞生存环境的物质，之后再把动物的肌肉细胞移植过去。我想，生产一些和人类皮肤触觉相似甚至是完全相同的类皮肤类材料还是很简单的。我们可以把这些材料剪切成和机器人外形完全重合的形状，用来贴附在机器人的身上。这样，一个和人类完全相同外形也可以说有着相同运动组织的机器人就诞生了。但是，人类是经过了无数年的发展才演变成现在这种状态的，还是有着许许多多我们还无法模拟的，就像人类的智慧，我们不可能完全模拟出来。我想，做到相似还是可以的吧，我们可以在机器人的大脑部位装上微型电脑，把人类的思维编写成程序输入进去，在机器人的耳朵上装上类似话筒的装置，可以把声音信号转换成电信号，再通过电路传送到大脑，经过微型电脑的处理之后，在发出相应的动作指令，机体完成相应的动作。至于发声方面，在嘴的部位装上喇叭，由脑部的微型电脑发出电信号，传到嘴部的喇叭，发出声音，这是非常简单的。当然，大自然的智慧是我们无法比拟的，作出的机器人无论多么完美也不可能运动的像我们一样灵活，只是能做出僵硬的运动，因为我们无论如何都制造不出向我们自己骨头那样的机械。他们也只能做出简单的思维，不可能像人类这样灵活，做一件事，我们可以相处很多方法，机器人只能想出一种或是很少的几种。这也许是最大的难题吧。我想，我们可以把问题解决的更加完美的，总有一天，你会分辨不出来他是人还是机器人的。到那时候，我们就可以不去工作，把机器人投入到工厂里，投入到公司里，投入到生产一线。所有的一切都交给机器人来完成了，真的是解放了我们的双手，解放了我们自己，这也是我们一直以来的愿望，随着科技的发展都可以实现的。到时可能会变成机器人主宰整个世界吧。 总结： 只有想不到，没有做不到。未来的某一天，我们完全不必自己动手，过着衣来伸手，饭来张口的惬意生活，真的希望我们的想法都能够投入现实的使用中。或许我的想法不可能被实现，也许你会说这只是空想，完全不切合实际。说真的，我的想法真的是很难以实现的，只是有一小部分我们利用现在的科学技术能够实现，其他的还有待研究与开发，或许这个想法永远不会被实现。虽然现在我很难做到这一点，但是我相信经过努力，一切皆有可能，终究有一天，我们会做到的。 机械仿生设计顺应人与自然和谐发展潮流的必然趋势，极具创新魅力和生命力。在机械结构仿生设计、运动机构仿生设计和控制仿生设计中，不要过于追求对动物运动效果惟妙惟肖的模仿，要注意到动物运动的“原动机”与人造发动机的根本不同。仿生机械多为一系列旋转关节或者移动关节连接起来的开式运动链，这使其运动分析和静力分析复杂化，运动操作位姿与各关节变量、受力和力矩之间的关系等，均不是一般机械机构分析方法能够解决的。因此，机械仿生设计具有多样性和复杂性。在满足基本运动形式、运动规律或者运动轨迹的前提下，应注意结构简单化、机构小型化，使仿生机械产品具有更好的动力学性能，以提高整体效率。 参考文献： 1）机械功能结构仿生设计是机械仿生设计的核心内容之一，通过研究生物的核心结构奥秘和机理进行机械功能和结构仿生设计。自然界的生物经过长期与自然环境的磨合，形成了复杂的、适应各种外界环境的高性能结构特征或者体表形态，这些结构特征或者体表形态为仿生设计提供了包括宏观和微观的结构原型。蜂巢六角柱状结构是一种经济生料的形体，飞行器拟蜂巢夹层设计，既增加结构强度，又节省材料、减轻重量。仿蜂巢复合纸板立面抗压而重量轻，并能吸音、隔热、防潮，可以代替模板做高档易碎物品或者高档商品的包装。 中国期刊网 2）机械运动仿生设计是机械仿生设计的一重要内容。目前，机械机构仿生设计主要是从形态、功能、控功能等方面对动物进行模仿，这对于全面了解和利用动物运动特征十分重要。机械仿生设计的典型代表性领域当属仿生机器人设计和地面机械仿生设计。 随着人类社会的进步，机器已经走出工厂，进入百姓生活、娱乐和教育中。根据手的功能，将杯装饮料机的机械手设计成多关节多指手结构，采用双曲柄机构保证机械手灵活和可靠，在性能上满足实际应用要求。由橡胶管和纤维编织网构成的人工气动肌肉驱动机构，在收缩比、功率质量比、应力以及刚度变化等方面和生物肌肉很接近。经过特殊加工制造所形成的橡胶弹性圆柱壳和内部细缠的密钢丝组成柔性仿生手指，组有很好的动态特性。 地面机械仿生技术研究中，陈秉聪等人根据水牛在水田工作室的原理独创了“半浮式理论”，使“沉”与“浮”、“滑行”与“驱动”有机结合起来，改变传统驱动装置既承重又驱动的情况，设计出适合水田或者松软土壤的半步行伦机构，并从这一仿生理论出发设计和创造出了许多滚动阻力小、驱动力大的优良结构。 中国期刊网 3）材料仿生设计范围广泛，包括生物组织形成机制、结构和过程的相互关系，并最终利用所获得的结果进行材料的设计与合成，以适应机械各种性能的要求。天然生物材料的分级结构、微装组和功能研究是材料仿生设计的依据，天然生物复合材料结构为新型复合材料研究提供了仿生学基础。分析天然材料微组装、生物功能及形成原理，发展仿生高性能材料以替代现有金属材料改善某些机械性能，如工程机械的防粘附性等。 中国期刊网 4)现代机器系统大多是机电一体化的合成体，机械智能控制是实现现代机械系统作业性能的保障。机械智能控制仿生设计是智能仿生机器人设计的主要内容。仿生机器人的发展在很大程度上代表了机械智能控制仿生设计的水平。过去以定型物、无机物等规格化目标为作业对象的机器人在工业领域得到长足发展。近年来涉及到以复杂多样的动植物为作业对象的机器人倍受青睐。日本、美国等发达国家在这方面的研究居于世界之首。作业对象的复杂多样要求机器人除了应具一般工业机器人的定位、导航功能外，还应准确识别作业对象的无规则形状，精确知道自身的当前位姿，以实现精确定位和均匀作业。 中国期刊网 5）机械仿生设计比传统机械设计范围更宽、更广，从概念设计到产品开发要实现与工程仿生学，包括生命科学、生物科学等在内的多层次、全方位上的渗透，通过对生物原形原理、机构的研究，创造和完善仿生机械设计的全新理论体系，从而为新型机械仿生产品的开发与生产打下基础。