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来自动物灵感的仿生设计有哪些

03月19日 编辑 39baobao.com

[灵感是什么怎么获取灵感]灵感从字面意思上看是通灵感应的简称,一般意义上来说,我们把文艺、科学创造过程中突然爆发出来的创造能力,称为灵感。其产生虽带有偶然性,但它的获得却离不开创造者丰富的实践经...+阅读

什么是仿生设计 自古以来,自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。经过亿万年的进化,生物逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类运用其观察、思维和设计能力,开始了对生物的模仿,并制造出工具,增强了自己与自然界斗争的本领和能力。 仿生设计 早期的仿生设计 随着人类的不断进化,在我国古代就已经有了仿生设计,春秋战国时代鲁国匠人鲁班从能划破皮肤的带齿草叶得到启示而发明了锯子。古人还通过仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹,用木材做成鱼形的船体。 锯齿草叶 在外国文明史上,大致也经历了相似的过程。1800年左右英国科学家、空气动力学的创始人之一凯利,模仿鳟鱼和山鹬的纺锤形,找到阻力小的流线型结构。还模仿鸟翅设计了一种机翼曲线,对航空技术的诞生起了很大的促进作用。

空气动力测试 人们通过对鸟类飞行器官的详细研究和认真的模仿,根据鸟类飞行机构的原理,终于制造了能够载人飞行的滑翔机。在一战时期,人们从毒气战幸存的野猪身上中获得启示,模仿野猪的鼻子设计出了防毒面具。 防毒面罩 超科技仿生设计 人类不断进化的同时也不断刷新着我们对科技的认知,并且越来越超科技化,这一切离不开仿生学,蝙蝠机器人 BionicFlyingFox 原型是狐蝠,通过集成电子板和外置运动追踪系统的配合,人造狐蝠能够在特定空间内实现半自主飞行。 仿生机器蝙蝠上面绷了一层有弹性的翼膜,一直延伸到后肢。它的两翼展开宽度为 228 厘米,体长为 87 厘米,整体仅重 580 克。专门研制的翼膜通过约 45000 个点紧密地焊接在一起,所以具有足够的弹性,即使在收起双翼时,也几乎没有褶皱。

蜂窝结构可以防止裂纹进一步扩大,即使翼膜出现轻微损伤,仍能继续飞行。 仿生机器蝙蝠 仿生机器蝙蝠 通过运动追踪系统和红外相机以及必要的控制指令,人们可以规划机器蝙蝠的飞行轨迹,并手动控制它的起飞与降落。 仿生机器蝙蝠 除此之外,美国还研发了很著名的机器狗与极微型侦察机器昆虫等等。 仿生机器昆虫 现代仿生设计 上面的仿生蝙蝠机器,仿生狗机器等离我们的生活比较远,其实我们生活中的仿生学随处可见。飞机,座椅,鞋等等都有着仿生设计的影子。 其实飞机的设计中有很多原理都来源于仿生学,机翼曲线源于鸟类,科学家从蝙蝠身上给飞机安装了雷达,鹰和隼的身上研发出了如何减小阻力,通过乌贼研发了喷气发动机,其中还有很多设计仿生于蝴蝶,苍蝇,鲨鱼等等。

飞机 不得不说,飞机的身上可谓到处是“生物”的身影。 黑鸟SR71 就连一些椅子,同样也是仿生设计,仿生设计为我们带来了工具,而人体工学设计是为了人的舒适与健康的产物,这两者结合为人类带来了科技与健康的结合,我们看到人体工学家具品牌「达宝利」设计的龙骨椅就是人体工学结合仿生设计。 达宝利龙骨椅 达宝利龙骨椅 人在久坐和出现不良坐姿时,腰和脊椎会受到一定挤压和变形,仿脊椎式座椅就是借鉴人类的骨结构,给你一个承托,让坐姿更健康更舒适。 达宝利龙骨椅 达宝利龙骨椅 2005年,Vibram首次在美国和欧洲推出Fivefingers(Vibram五指鞋)。堪称真正的“第二层皮肤”,其个性化的鞋头就是模仿于人类的五个“脚趾”,五指鞋不仅可以刺激脚底肌肉,促进血液循环,还能改善活动范围,尤其适合从事徒步旅行、攀爬、健身等运动,是目前世界上唯一能提供赤脚般走路带来无尽快乐的鞋子。

五指鞋 我们正生活在一个创造性的世界。 END

动物仿生学的形态仿生

自然界中有各种各样的生物,都有自己独特的形态特征,如蝴蝶翅膀上那精美的图案、骆驼高高的驼峰、大象长长的鼻子笨拙沉重的体态等。各种形态既有区别又有共性,例如同科的种子植物就具有根、茎、叶等共同特征,但同样是叶子,生活环境不同,它们叶子的大小形态也不同,生活在南方多雨环境中的植物,如椰子,油棕等,它们叶子又宽又大,这样使植物可以充分吸收阳光,调节体内水分的含量,而在寒冷或者干旱地区生长的植物,如油松,杨树,仙人掌,光棍树,麻黄等,它们的叶片很小,有的甚至退化成了针状,用以减少风沙危害和水分蒸发,使植物更好的适应生存环境。站在设计的角度,我们要善于归纳各种生物的形态特征,才能进行形态的仿生设计。

根据模仿逼真度的不同,我们把形态仿生分为具象仿生和抽象仿生。

具象仿生,它是一种对模仿对象外在特征的直接模仿与借鉴,以追求设计作品与模仿对象之间外形特征的形式相似性为主要目标的设计手法。具象一般是指人物、动物、植物、风景、静物等客观存在的形态,是根据视觉经验可以识别、辨别的形体,因此,具象仿生强调的是一目了然式的识别性与认同感,基本上模仿对象的全部主要特征,使产品的形态具有情趣,活泼可爱。这种方式多运用在玩具、工艺品、简单的日常生活用品的设计中。

抽象仿生,它是一种对模仿对象的内在神韵或外在形象特征进行提炼、概括的基础上的模仿与借鉴,强调的是神似,甚至是在似与不似之间的微妙把握。

抽象仿生的形态具有高度的简化性和概括性,在研究形态时,设计者从知觉和心理角度将形象特征进行提炼、概括,再通过形态抽象变化,用点、线、面的组合来再现模仿对象。因此,在形态上表现出简化性和概括性。这种形态的简化性和概括性,正好吻合现代工业产品的要求,因此,它大量的应用于现代产品设计。

抽象仿生的形态具有丰富的联想性和想象性,抽象仿生形态作用于人时,产生的“心理”形态需要生活经验的积累,经过联想和想象才浮现在脑海中。因此,它充分地释放了人无限想象力。同时因人的生活经验不同,因此经过个人主观喜好联想产生的“心形”也不尽相同,产生形态生命活力的感受自然丰富多彩。

同一具象形态的抽象形态具有多样性,设计者在对同一具象形态进行抽象化的过程中,由于生活经验、抽象方式方法以及表现手法不同,因此抽象化所得到的形态有较大的差异,呈现出丰富多样性的特征。

请给我几个动物仿生学的例子!

水母的顺风耳 “燕子低飞行将雨,蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有一定关系。沿海渔民都知道,生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海,就预示着风暴即将来临。 水母,又叫海蜇,是一种古老的腔肠动物,早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能,每当风暴来临前,它就游向大海避难去了。 原来,在蓝色的海洋上,由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为每秒8—13次),总是风暴来临的前奏曲。这种次声波人耳无法听到,小小的水母却很敏感。仿生学家发现,水母的耳朵的共振腔里长着一个细柄,柄上有个小球,球内有块小小的听石,当风暴前的次声波冲击水母耳中的听石时,听石就剌激球壁上的神经感受器,于是水母就听到了正在来临的风暴的隆隆声。

仿生学家仿照水母耳朵的结构和功能,设计了水母耳风暴预测仪,相当精确地模拟了水母感受次声波的器官。把这种仪器安装在舰船的前甲板上,当接受到风暴的次声波时,可令旋转360°的喇叭自行停止旋转,它所指的方向,就是风暴前进的方向;指示器上的读数即可告知风暴的强度。这种预测仪能提前15小时对风暴作出预报,对航海和渔业的安全都有重要意义。

动物仿生具体一些例子

--海洋动物仿生学 海蜇,早在5亿多年前就漂浮在海洋里,是一种极古老的腔肠动物,还是预报风暴最早、最准确的“顺风耳”。因为它的“耳朵”(细柄上的小球)中有小小的听石,风暴产生时发出的次声波(由空气和波浪摩擦而严生,频率为8赫兹-13赫兹,传播比风暴、波浪的速度快)冲击小小听石“球”壁的神经感受器,于是海蛰就稳约听到了即将来临的风暴的隆隆声,便警惕地离岸游向大海避灾。 人们模拟海蛰感受次声波的器官,设计成功精确的“水母耳”仪器。它由喇叭、接受次声波的共振器和把这种振动转变为电脉冲的转换器以及指示器组成。将这种仪器安装在船的前甲板上,喇叭做360°旋转。当它接收到8赫兹-13赫兹的次声波时,旋转自动停止,喇叭所指示的方向,就是风暴将要来临的方向。

指示器还可以告诉人们风暴的强度。这种仪器,可提前15小时左右预报风暴。 鲎,早在4亿多年前出现于地球上,是老资格的海洋节肢动物。但它进化不大,眼睛却很奇特--有4只。前面的两只小眼直径只有0.5毫米左右,都有晶状体和视网膜;视网膜中有50个-80个感光细胞,对近紫外辐射最敏感,但刺激停止后,小眼反应即降为零。 对鲎行为影响最大的是两侧的复眼。受光束照射后,复眼产生脉冲。一只眼受光束照射,一只眼产主脉冲;两只眼同时受光束照射,两只眼同时产生脉冲,但比光束照射一只眼时产生的脉冲的频率略低些。人类受其启示,研制成功一种电子模拟装置,能解10个元素构成的网络方程,应用这个原理制成的电视摄影机,能在激光下提供清晰度较高的电视影象。

鱼能在伸手不见五指的海里与海流搏斗,并能准确地发现障碍物,确定正确的方向。这些本领十分奇特。科学研究表明,这些行为是鱼类使用身体上的侧线完成的,它是鱼类的“第六感”系统,由数千个延伸整个身体的细小毛发细胞组成。即使是在完全黑暗的海水中,侧线也会对鱼类身体周围的水流做出反应,从而正确地侦测到障碍物和水流的动物。 不久前,伊利诺伊州立大学的科研小组仿生开发出一套可使机器人拥有“第六感”的人工侧线,它与鱼类的侧线系统相似。这种人工侧线由许多排列在表面的,类似于发束的微小硅片组成,每一条都通过微较链连接在一个电子感应器上。当水流与硅束接触时,硅束会因不同的水流速度而弯曲,使传感能侦测到硅束弯曲的角度和方向,从而帮助机器人找出它想去的方向。

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