仿生设计在张拉整体结构仿生水母推进器中的应用.docx
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1、 仿生设计在张拉整体结构仿生水母推进器中的应用 张泽孙建伟孙金荣关键词:仿生设计;张拉整体结构;仿生水母;推进器:TB472 :A文章编码:1672-7053(2022)02-0115-02近年来,伴随着智能机器人与仿生学的迅猛发展,仿生机器人逐渐受到各类研究人员的关注。仿生设计在一定程度上推动了设计工作的前进,在轮船、飞机和火车等设计当中均有一定的体现。国内外学者及相关研究单位对仿生设计进行了大量的研究,邵景峰在仿生设计在汽车造型设计中应用的研究一文中围绕汽车造型设计领域引入仿生设计,并通过实际案例分析了该方法的可行性与意义;张世梁在基于蜘蛛网结构的伞状可展机构设计与分析一文中以仿生设计理论
2、为基础,对蜘蛛网结构的单元结构与形态特征进行提取,提炼出简化蜘蛛网机构的模型;李瑞在基于仿生家居产品的设计方法研究一文中以仿生家居产品为研究对象,将仿生设计融入家居产品设计的过程当中;罗仕鉴等人在产品外形仿生设计研究现状与进展一文中提出“自下而上”与“自上而下”的设计过程,并对产品仿生设计的相关方法进行总结归纳;陆冀宁等人在3种不同的高速列车头车造型仿生设计一文中对不同类型的列车头型仿生设计进行分析,探究产品性能与功能受仿生设计方式的影响;王鹏在仿生机器水母推进理论与实验研究一文中以动力学和仿生学理论为基础,对仿生机器水母的样机进行设计。从上述文献可知,对于仿生设计来说,其关键点就是将大自然中
3、的生物系统、功能、结构、外形等进行模拟建造(如图1),从而完成产品的设计工作。文章以仿生设计理论为基础,分析其在张拉整体机构仿生水母推进器设计过程中的应用,以期为今后同领域设计起到指导性作用。1仿生设计概述仿生设计本质上是仿生学的某一分支,其主要的研究对象为自然界中的万物的形状、色彩、功能和结构等,并将研究对象的特征进行总结归纳,应用于设计产品的造型、结构和功能的设计当中,为产品设计提供新的途径、方法及原理。仿生设计的主要内容包括形态仿生、功能仿生和结构仿生,其中重点为功能仿生和形态仿生。形态仿生主要是对生物外部所呈现的形态和象征寓意进行研究归纳,并且利用艺术处理手段将归纳的内容应用在相关的产
4、品设计当中;功能仿生主要对生物内部所具备的功能原理进行研究归纳,并通过归纳的原理对现有产品进行提升改进,在一定程度上促进产品迭代;结构仿生主要对生物内部的结构原理进行研究归纳,并应用于实际设计过程中。2仿生设计在水母推进器中的应用意义目前针对水母的研究多数聚焦于自身结构的设计和优化,并没有对水母水下运动特征所呈现的推进力及其宏观结构进行关注。随着人工智能的空前发展,水下仿真机器人受到越来越多专家学者的关注。利用研究、学习和模仿的仿生设计方法来对生物的形态、功能、结构、控制机制和工作原理等进行再造与复制,已经成为水机器人研究的重要内容。仿生水母作为机器人技术与水母推进机理相融合的产物,为新型水下
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