12机械工程专业课作业.doc

黑龙江省2012年度专业技术人员继续教育知识更新培训机械工程专业课作业姓名： 学号： 身份证号： 工作单位： 专业课作业：2. 我们站在台子的边缘要倒的时候，会使臂从上向前方回转的作用是什么？人体是一台很复杂的“机器”，这是一种下意识或者叫潜意识的动作。主要作用就是调节人体的重心位置，来制造身体的平衡状态，不至于从上面摔下来。人体的平衡性主要是由小脑来控制，小脑是调节机体的重要中枢。其功能是维持身体平衡、调节肌张力、协调随意运动。4. 动物行走方式和步态研究在仿生机械研究上的工学意义是什么？步态是步行机器人各条腿协调运行的规律，合适的步态是机器人实现连续稳定性步行运动的基础。随着对生物体步行机理研究的深入，生物体步行数据 的更加完备，仿生步行机器人的步态规划将会更自然、更形象。双足机器人是模仿人类以及双足类动物的行走特性进行步态 设计的，双足机器人的一个完整的步态周期分为单脚 支撑期（摆动期）和双脚支撑期（支撑期）。在支撑期时，只有脚跟着地时为早期，脚跟和脚 尖同时着地时为中期，只有脚尖着地时为末期。在一个步态周期中，任何一个时相向下一个时相过渡时， 都必须通过足一地的作用来实现。从动物形体的分析中可以发现，四足动物的运动特点可以演化出许多步态形式和体态特征，每一种形态在现实生活中都将有其特定的适用性。如走得稳健、跑得迅捷和奔跑得迅猛，不同的场合对形态有不同的要求。这种优势反映在机器人上具有较好的结构稳定性，使得人们把较高的负重能力、快速的机动性能和优良的陆路通过性能等一系列指标寄希望于学习这类动物的活动模式。6. 体重在0.001g10kg 的小型飞翔生物体质量与翅膀扇动频率间的关系？答：飞翔生物的大小越小，飞行体翅膀的扇动频率则增加，因为流体力学中的重要参数-雷诺数改变了，存在始于它们身体大小的飞行。作用在翼上的流体（空气）饿、的力可以分为：有流体惯性产生的力（与密度成正比）和由流体的粘性产生的力（与粘性系数成正比）两部分。二者的比例为：被称为雷诺系数，其中分别为翼的典型长度、对气速度；分别为空气的密度、粘性系数。8. 生物输送物质过程中的高效混合机制在仿生机械上的工学意义是什么？答：考察神武输送物质，作为进行高效混合的机制，我们可以得到如下要点：（1）由于分子扩散输送物质量的大小与两个液体结合面的面积成正比增加。为尽快地混合，血管分支上有无数毛细血管，细小地深入到组织中以确保庞大的表面积，重要的是：混合初期，要使想要混合的物质进入到被混合物质内部，就要形成分散的状态，并要增大两种液体接触的边界面积。（2）由可知：由两种液体的初期边界面，一方的液体分子扩散已经达到另一方液体中的距离所经历的时间与该距离的平方成正比增大，因此，为得到实用的混合时间，就要像生物组织的细胞间隔那样，需要一种能够使2种液体交互分散的间隔保持在数十量级左右的结构。靠现有的机械加工技术制造细胞大小的微结构是相当困难的。但是，从半导体制造技术派生出来的Microfabricatino（微制造技术）能够人工制作出接近于这样的生体组织、微细而有规则的流体结构。10. 什么是自重构？自修复？自装配？答：生命系统可以看做是许多被称为细胞的均值要素（可以看做“机械单元”）构成的分散型机械系统。因此，日本学者村田志研究由概念性地模拟细胞的“单元”集合而成的自重构的可变机械，他指出这种机械可以自装备、自修复。他提出了一种全新概念的机械系统，实验性地给出这种系统的可行性，进一步地用计算机仿真验证了系统功能的实现。可以说是生命系统的特征能够在工学上实现，也预示了适应化系统的可能性。自重构可变机械最初是1994年由日本东京工业大学村田志及其研究小组、美国Johns Hopkings大学的研究小组分别提出的二维平面机械“fractum”、“Modular robot”，两者的技能在本质上是相同的。自修复指象三肠虫、水蛇那样自己能修复自己的再生机能。即使系统中的某些部分无论受到怎样的损坏，也无需借助于人的帮助，自己恢复自己的机能。大量地准备同一类的单元体，如果能够自由地变更他们的组合，则通过不断地连接并改变单元体，能够使最初不定形态的单元体群的聚合体改变形态而成为我们所期望的形态，我们将这个过程称之为“自装配”。12.骨的形态适应外部力学环境的机制是什么？答：动物的生体组织即使没有来自中枢神经的指令也能自律自适应地改变组织的形态和强度。关于骨相应于力学环境的适应性问题，主要体现在骨密度的变化和骨形状的变化。骨密度的变化是由于骨被侵蚀后再吸收的破骨细胞和形成骨的骨芽细胞的活动引起的，骨组织拥有感知力的机能和相应的改变骨密度的机能。外力作用下骨的内部将产生应力，但应力值将因部位而异。(1)被研究骨的部位所产生的应力比基准直达的情况下：该部位骨的密度上升。因为比其他部位骨密度大，所以难于变形-变形小。由此该部位的应力值得到抑制。(2)产生应力比基准知晓的情况下：该部位骨密度减小，容易变形。因此，其应力值易提高。总之，在此局部反馈机制发生作用下，个部位应力能够以某一适当值保持在常定状态，从而使骨的整体呈完全合理的形态。14. 6足昆虫乃至更多足生物在损伤几只脚后任能行走告诉我们什么？答：昆虫的中枢神经系统是左右对称的、梯形的神经节组成的。其中，控制肢体动作的神经节分别由：控制前腿的前胸神经节、控制中腿的中胸神经节、控制后腿的后胸神经节三部分组成，左右各控制一对，互相联系在一起。构成这些神经的神经细胞按技能大致分成5种。驱动肢体的筋肉的状态通过感觉神经被反馈给神经系统，得到的信息是关于筋肉产生的力和伸张状态（位置）及接触情况的信息。当输出在最优输出以下时增大自己的输出而抑制其它部分，相反的情况下为了抑制自己的活化其他部分而让规定神经细胞活动的参数变化。即：为使各肢体同他们独