前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的仿生學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)探究，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

一．機(jī)械仿生設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

就目前而言，從市場需求出發(fā)，大量仿生機(jī)械產(chǎn)品推出。通過設(shè)計(jì)師綜合分析歸納，同時經(jīng)工程師工藝分析和反饋，仿生學(xué)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中越來越受到重視，要求各類學(xué)科的美學(xué)設(shè)計(jì)思想的綜合。機(jī)械仿生設(shè)計(jì)無疑正向著多元化發(fā)展，仿生設(shè)計(jì)作為人類向大自然學(xué)習(xí)的途徑，相應(yīng)的研究投入也正逐年增加。產(chǎn)品設(shè)計(jì)反復(fù)從結(jié)構(gòu)、外形與材料、功能等各方面進(jìn)行優(yōu)化，逐步從傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)走向了新型的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。通過結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)、材料仿生設(shè)計(jì)與運(yùn)動控制仿生設(shè)計(jì)四個方面，機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)已然建立起了全面的仿生體系，主要實(shí)現(xiàn)了以下幾個方面的仿生設(shè)計(jì)：

（1）機(jī)械仿生設(shè)計(jì)功能特性仿生

近年來機(jī)械仿生設(shè)計(jì)方面取得的成就也不在少數(shù)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)在運(yùn)用仿生學(xué)設(shè)計(jì)理念的前提下，在自然界的長期發(fā)展演變中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)既提升了藝術(shù)品位又滿足了用戶需求，并隨著時代的發(fā)展而得到了不斷深入。現(xiàn)今已有的設(shè)計(jì)實(shí)例中，通過將自然界生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、材料和功能等各類要素融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)的思路中，為我國生產(chǎn)機(jī)械化的推進(jìn)提供了巨大的動力。工程師在利用現(xiàn)有工程技術(shù)的前提下，適應(yīng)周圍環(huán)境的改變，運(yùn)用發(fā)散性思維，使得機(jī)械設(shè)計(jì)不再拘泥于傳統(tǒng)的模型設(shè)計(jì)，結(jié)合仿生設(shè)計(jì)的理念和方式，更多擁有了其靈活性與實(shí)效性。通過發(fā)掘了解自然界各類動植物的結(jié)構(gòu)與生存方式，在機(jī)械仿生設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更好的服務(wù)人類，為各方面的工作指引一個新的方向，具有獨(dú)特的創(chuàng)新性，并使之有效抓住技術(shù)創(chuàng)新的突破口。

（2）機(jī)械仿生設(shè)計(jì)運(yùn)動特征仿生

機(jī)械仿生設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)出創(chuàng)新性的機(jī)械產(chǎn)品與結(jié)構(gòu)材料的過程，其中，生物運(yùn)動特征的仿生也必不可少。基于機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論和方法，做好運(yùn)動體系的規(guī)劃。對于這些生物與生俱來的特點(diǎn)，將研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)用到產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，充分理解掌握自然界生物體的結(jié)構(gòu)形式與相應(yīng)功能原理，通過將其板塊化、細(xì)節(jié)化，作為機(jī)械仿生設(shè)計(jì)的源泉，找出與實(shí)際生產(chǎn)工作的良好結(jié)合點(diǎn)，并對其結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)而為人類使用。也使得相應(yīng)的機(jī)械設(shè)計(jì)更貼合自然，形成了各種具有高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式和功能形態(tài)，應(yīng)用水平也隨之提高。作為機(jī)械仿生設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分，目前的運(yùn)動特征仿生中，機(jī)械結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)對生物基本運(yùn)動方式、運(yùn)動系統(tǒng)的調(diào)節(jié)等都進(jìn)行了全面的研究，通過綜合力學(xué)分析證明，能夠在提高結(jié)構(gòu)的同時而減少材料的使用。而實(shí)際生活中的一些相關(guān)機(jī)械設(shè)備也為生產(chǎn)工作帶來了極大的便利。

（3）機(jī)械仿生設(shè)計(jì)組織結(jié)構(gòu)仿生

伴隨著工程技術(shù)的不斷發(fā)展與人民對于現(xiàn)代生活方式的需求，機(jī)械仿生設(shè)計(jì)組織結(jié)構(gòu)這方面的仿生已不再僅僅局限于服務(wù)工廠，而是結(jié)合生物科學(xué)而進(jìn)行的深層應(yīng)用，在人類的日常生活中已逐漸普及使用，也從微觀角度上實(shí)現(xiàn)了人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展。經(jīng)過復(fù)合材料做成的通過氣動方式驅(qū)動的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，在相關(guān)的機(jī)械仿生設(shè)計(jì)中，關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)上，如應(yīng)力、剛度要求，其在材料生產(chǎn)方面收效較為顯著，在彈性收縮比率等都與自然界生物體的肌肉相近，因此而推出的一系列仿生材料也良好地適應(yīng)了高強(qiáng)度、高效率的性能需求，通過機(jī)械加工成特殊殼結(jié)構(gòu)從而使其具有良好的運(yùn)動特性，為生產(chǎn)發(fā)展帶來了極大的經(jīng)濟(jì)效益。通過研究生物組織的結(jié)構(gòu)、構(gòu)成原理和材料的聯(lián)系，對生物內(nèi)部組織機(jī)制一些必要性聯(lián)系的分析，并指導(dǎo)材料的設(shè)計(jì)、制造與加工，機(jī)械微組裝、分級結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等也都有了新的發(fā)展方向。

（4）機(jī)械仿生設(shè)計(jì)信息控制仿生

在產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域，隨著信息化時代的到來，通過獲得所需要的啟示最終達(dá)到所需要的材料特性，人們對于信息的傳遞與控制要求也越來越高，從而滿足機(jī)械的性能需求。在這一方面，生物在不斷進(jìn)化過程所擁有的一些結(jié)構(gòu)、原理等能力同樣可以借鑒。機(jī)械人工智能控制是現(xiàn)代機(jī)械系統(tǒng)整體運(yùn)行性能的基本保證。具體地，在機(jī)械仿生設(shè)計(jì)中，對天然生物材料的表面功能、形成原理進(jìn)行研究分析，信息管理設(shè)備往往能通過生物的一些信息獲取方式、反饋系統(tǒng)以及自主控制能力等得到全新的發(fā)展空間，是現(xiàn)代仿生設(shè)計(jì)中的一個關(guān)鍵研究點(diǎn)，作為一種新型的設(shè)計(jì)方法，不僅生產(chǎn)質(zhì)量得以有效保證，而且相對傳統(tǒng)的產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計(jì)方法，實(shí)際效率也隨之大大提高。

二．基于仿生學(xué)視覺下的機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)探究

過去的一段時間里，對于生活在粘濕環(huán)境中穿山甲、蜣螂等典型土壤動物進(jìn)行防粘持性研究，規(guī)定形狀等規(guī)范化的對象。發(fā)現(xiàn)土壤動物經(jīng)億萬年進(jìn)化而形成的防粘特性突出地表現(xiàn)在體表上，進(jìn)一步研究與總結(jié)產(chǎn)品機(jī)械仿生設(shè)計(jì)的系統(tǒng)理論，發(fā)現(xiàn)其體表的幾何非光滑形態(tài)是可以減粘降阻的重要原因之一，它是產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計(jì)理念的一次跨越性的進(jìn)步。同時發(fā)現(xiàn)上述土壤動物體表普遍具有一種鱗片形非光滑形式，是現(xiàn)代新型復(fù)合材料研究的藍(lán)本，其中穿山甲體表最為明顯。提高地面觸土機(jī)械部件質(zhì)量、延長使用壽命、產(chǎn)品的發(fā)展與進(jìn)步使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)的道路越走越寬，針對各種形態(tài)的動植物的工農(nóng)業(yè)機(jī)器人也廣受歡迎。它代替了現(xiàn)有的金屬材料與高分子材料，更有效地提高地面機(jī)械觸土部件的使用壽命。

三．總結(jié)

隨著科技的不斷發(fā)展，仿生學(xué)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用中無疑為其注入了新的血液，機(jī)械仿生設(shè)計(jì)短期內(nèi)已經(jīng)從集合多門學(xué)科逐步發(fā)展形成更深更廣的產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念。相應(yīng)的生產(chǎn)工作也很好契合了人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的要求，有效地結(jié)合計(jì)算機(jī)發(fā)展技術(shù)進(jìn)行仿生的輔助設(shè)計(jì)，這既是科技創(chuàng)新的必要，符合未來科技發(fā)展趨勢，更是維持機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)強(qiáng)大生命力的重要途徑。機(jī)械仿生設(shè)計(jì)是未來產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個方向，當(dāng)前正處于生物科學(xué)飛速發(fā)展的階段，在各個國家的競爭中，歐美等老牌產(chǎn)品機(jī)械設(shè)計(jì)強(qiáng)國始終保持在世界前列，因而深化仿生學(xué)在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用必須加快進(jìn)程。從本質(zhì)上為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多元化發(fā)展提供新的可能，分析生物的獨(dú)有特性和功能，改善產(chǎn)品機(jī)械使用性能的目的，立足于提高生產(chǎn)力的基礎(chǔ)上進(jìn)行全面的仿生設(shè)計(jì)。

作者：薛野 陳亮 單位：沈陽機(jī)床股份有限公司鈑焊分公司