自古以來,自然界就是人類各種科學技術(shù)原理及重大發(fā)明的源泉.生物界有著種類繁多的動植物及物質(zhì)存在,它們在漫長的進化過程中,為了求得生存與發(fā)展,逐漸具備了適應(yīng)自然界變化的本領(lǐng).人類生活在自然界中,與周圍的生物作“鄰居”,這些生物各種各樣的奇異本領(lǐng),吸引著人們?nèi)ハ胂蠛湍７?人類運用其觀察、思維和設(shè)計能力,開始了對生物的模仿,并通過創(chuàng)造性的勞動,制造出簡單的工具,增強了自己與自然界斗爭的本領(lǐng)和能力.
人類最初使用的工具——木棒和石斧,無疑是使用的天然木棒和天然石塊；骨針的使用,無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創(chuàng)造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想象出來的,只能說是對自然中存在的物質(zhì)及某種構(gòu)成方式的直接模擬,是人類初級創(chuàng)造階段,也可以說是仿生設(shè)計的起源和雛形,它們雖然是比較粗糙的、表面的,但卻是我們今天得以發(fā)展的基礎(chǔ).
在我國,早就有著模仿生物的事例.相傳在公元前三千多年,我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢,以防御猛獸的傷害；四千多年前,我們的祖先“見飛蓬轉(zhuǎn)而知為車”,即見到隨風旋轉(zhuǎn)的飛蓬草而發(fā)明輪子,做有裝成輪子的車.古代廟宇中大殿之前的山門的建造,就其建筑結(jié)構(gòu)來看,頗有點像大象的架勢,柱子又圓又粗,仿佛像大象的腿.
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對于絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想.根據(jù)秦漢時期史書記載,兩千多年前,我國人民就發(fā)明了風箏,并且應(yīng)用于軍事聯(lián)絡(luò).春秋戰(zhàn)國時代,魯國匠人魯班,本名公輸般,首先開始研制能飛的木鳥；并且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發(fā)明了鋸子.據(jù)《杜陽雜編》記載,唐朝有個韓志和,“善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀,飲啄動靜與真無異,以關(guān)戾置于腹內(nèi),發(fā)之則凌云奮飛,可高達三丈至一二百步外,始卻下.”西漢時期,有人用鳥的羽毛做成翅膀,從高臺上飛下來,企圖模仿鳥的飛行.以上幾例,足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行,進行了細致的觀察和研究,這也是最早的仿生設(shè)計活動之一.明代發(fā)明的一種火箭武器“神火飛鴉”,也反映了人們向鳥類借鑒的愿望.
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效.通過對水中生活的魚類的模仿,古人伐木鑿船,用木材做成魚形的船體,仿照魚的胸鰭和尾鰭制成雙槳和單櫓,由此取得水上運輸?shù)淖杂?后來隨制作水平提高而出現(xiàn)的龍船,多少受到了不少動物外形的影響.古代水戰(zhàn)中使用的火箭武器 “火龍出水”,多少有點模仿動物的意思.以上事例說明,我國古代勞動人民早期的仿生設(shè)計活動,為開發(fā)我國光輝燦爛的古代文明,創(chuàng)造了非凡的業(yè)績.
外國的文明史上,大致也經(jīng)歷了相似的過程.在包含了豐富生產(chǎn)知識的古希臘神話中,有人用羽毛和蠟做成翅膀,逃出迷宮；還有泰爾發(fā)明了鋸子,傳說這是從魚背骨和蛇的腭骨的形狀受到啟示而創(chuàng)造出來的.十五世紀時,德國的天文學家米勒制造了一只鐵蒼蠅和一只機械鷹,并進行了飛行表演.
一八ОΟ年左右,英國科學家、空氣動力學的創(chuàng)始人之一—凱利,模仿鱒魚和山鷸的紡錘形,找到阻力小的流線型結(jié)構(gòu).凱利還模仿鳥翅設(shè)計了一種機翼曲線,對航空技術(shù)的誕生起了很大的促進作用.同一時期,法國生理學家馬雷,對鳥的飛行進行了仔細的研究,在他的著作《動物的機器》一書中,介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關(guān)系.德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中,發(fā)現(xiàn)飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比.亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限.人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿,根據(jù)鳥類飛行機構(gòu)的原理,終于制造了能夠載人飛行的滑翔機.
后來,設(shè)計師又根據(jù)鶴的體態(tài)設(shè)計出了掘土機的懸臂,在一戰(zhàn)期間,人們從毒氣戰(zhàn)幸存的野豬身上中獲得啟示,模仿野豬的鼻子設(shè)計出了防毒面具.在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理?雖然我們無據(jù)考察潛艇設(shè)計師在設(shè)計潛艇時是否請教了生物界,但是不難設(shè)想,設(shè)計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重,使之能在水中沉浮的重要器官.青蛙是水陸兩棲動物,體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢,總結(jié)出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳.另外,為潛水員制作的蹼,幾乎完全按照青蛙的后肢形狀做成,這就大大提高了潛水員在水中的活動能力.
二、仿生設(shè)計的歷史
自古以來,自然界就是人類各種科學技術(shù)原理及重大發(fā)明的源泉.生物界有著種類繁多的動植物及物質(zhì)存在,它們在漫長的進化過程中,為了求得生存與發(fā)展,逐漸具備了適應(yīng)自然界變化的本領(lǐng).人類生活在自然界中,與周圍的生物作“鄰居”,這些生物各種各樣的奇異本領(lǐng),吸引著人們?nèi)ハ胂蠛湍７?人類運用其觀察、思維和設(shè)計能力,開始了對生物的模仿,并通過創(chuàng)造性的勞動,制造出簡單的工具,增強了自己與自然界斗爭的本領(lǐng)和能力.
人類最初使用的工具——木棒和石斧,無疑是使用的天然木棒和天然石塊；骨針的使用,無疑是魚刺的模仿……所有這些工具的創(chuàng)造、生活方式的選擇都不能說是人類憑空想象出來的,只能說是對自然中存在的物質(zhì)及某種構(gòu)成方式的直接模擬,是人類初級創(chuàng)造階段,也可以說是仿生設(shè)計的起源和雛形,它們雖然是比較粗糙的、表面的,但卻是我們今天得以發(fā)展的基礎(chǔ).
在我國,早就有著模仿生物的事例.相傳在公元前三千多年,我們的祖先有巢氏模仿鳥類在樹上營巢,以防御猛獸的傷害；四千多年前,我們的祖先“見飛蓬轉(zhuǎn)而知為車”,即見到隨風旋轉(zhuǎn)的飛蓬草而發(fā)明輪子,做有裝成輪子的車.古代廟宇中大殿之前的山門的建造,就其建筑結(jié)構(gòu)來看,頗有點像大象的架勢,柱子又圓又粗,仿佛像大象的腿.
我國古代勤勞勇敢的勞動人民對于絢麗的天空、翱翔的蒼鷹早就有著各種美妙的幻想.根據(jù)秦漢時期史書記載,兩千多年前,我國人民就發(fā)明了風箏,并且應(yīng)用于軍事聯(lián)絡(luò).春秋戰(zhàn)國時代,魯國匠人魯班,本名公輸般,首先開始研制能飛的木鳥；并且他從一種能劃破皮膚的帶齒的草葉得到啟示而發(fā)明了鋸子.據(jù)《杜陽雜編》記載,唐朝有個韓志和,“善雕木作鸞、鶴、鴉、鵲之狀,飲啄動靜與真無異,以關(guān)戾置于腹內(nèi),發(fā)之則凌云奮飛,可高達三丈至一二百步外,始卻下.”西漢時期,有人用鳥的羽毛做成翅膀,從高臺上飛下來,企圖模仿鳥的飛行.以上幾例,足以說明我國古代勞動人民對鳥類的撲翼和飛行,進行了細致的觀察和研究,這也是最早的仿生設(shè)計活動之一.明代發(fā)明的一種火箭武器“神火飛鴉”,也反映了人們向鳥類借鑒的愿望.
我國古代勞動人民對水生動物——魚類的模仿也卓有成效.通過對水中生活的魚類的模仿,古人伐木鑿船,用木材做成魚形的船體,仿照魚的胸鰭和尾鰭制成雙槳和單櫓,由此取得水上運輸?shù)淖杂?后來隨制作水平提高而出現(xiàn)的龍船,多少受到了不少動物外形的影響.古代水戰(zhàn)中使用的火箭武器 “火龍出水”,多少有點模仿動物的意思.以上事例說明,我國古代勞動人民早期的仿生設(shè)計活動,為開發(fā)我國光輝燦爛的古代文明,創(chuàng)造了非凡的業(yè)績.
外國的文明史上,大致也經(jīng)歷了相似的過程.在包含了豐富生產(chǎn)知識的古希臘神話中,有人用羽毛和蠟做成翅膀,逃出迷宮；還有泰爾發(fā)明了鋸子,傳說這是從魚背骨和蛇的腭骨的形狀受到啟示而創(chuàng)造出來的.十五世紀時,德國的天文學家米勒制造了一只鐵蒼蠅和一只機械鷹,并進行了飛行表演.
一八ОΟ年左右,英國科學家、空氣動力學的創(chuàng)始人之一—凱利,模仿鱒魚和山鷸的紡錘形,找到阻力小的流線型結(jié)構(gòu).凱利還模仿鳥翅設(shè)計了一種機翼曲線,對航空技術(shù)的誕生起了很大的促進作用.同一時期,法國生理學家馬雷,對鳥的飛行進行了仔細的研究,在他的著作《動物的機器》一書中,介紹了鳥類的體重與翅膀面積的關(guān)系.德國人亥姆霍茲也從研究飛行動物中,發(fā)現(xiàn)飛行動物的體重與身體的線度的立方成正比.亥姆霍茲的研究指出了飛行物體身體大小的局限.人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿,根據(jù)鳥類飛行機構(gòu)的原理,終于制造了能夠載人飛行的滑翔機.
后來,設(shè)計師又根據(jù)鶴的體態(tài)設(shè)計出了掘土機的懸臂,在一戰(zhàn)期間,人們從毒氣戰(zhàn)幸存的野豬身上中獲得啟示,模仿野豬的鼻子設(shè)計出了防毒面具.在海洋中浮沉靈活的潛水艇又是運用了哪些原理?雖然我們無據(jù)考察潛艇設(shè)計師在設(shè)計潛艇時是否請教了生物界,但是不難設(shè)想,設(shè)計師一定懂得魚鰾是魚類用來改變身體同水的比重,使之能在水中沉浮的重要器官.青蛙是水陸兩棲動物,體育工作者就是認真研究了青蛙在水中的運動姿勢,總結(jié)出一套既省力、又快速的游泳動作——蛙泳.另外,為潛水員制作的蹼,幾乎完全按照青蛙的后肢形狀做成,這就大大提高了潛水員在水中的活動能力.
三、仿生設(shè)計的發(fā)展
到了近代,生物學、電子學、動力學等學科的發(fā)展亦促進了仿生設(shè)計學的發(fā)展.以飛機的產(chǎn)生為例：
在經(jīng)過無數(shù)次模仿鳥類的飛行失敗后,人們通過不泄的努力,終于找到了鳥類能夠飛行的原因：鳥的翅膀上彎下平,飛行時,上面的氣流比下面的快,由此形成下面的壓力比上面的大,于是翅膀就產(chǎn)生了垂直向上的升力,飛的越快,升力越大.
1852年,法國人季法兒發(fā)明了氣球飛船；1870年,德國人奧托.利連塔爾制造了第一架滑翔機.利連塔爾是十九世紀末的一位具有大無畏冒險精神的人,他望著家鄉(xiāng)波美拉尼亞的鸛用笨拙的翅膀從他房頂上飛過,他堅信人能飛行.1891年,他開始研制一種弧形肋狀蝙蝠翅膀式的單翼滑翔機,自己還進行試飛；此后五年,他進行了2000多次滑翔飛行,并同鳥類進行了對比研究,提供了很有價值的資料.資料證明：氣流流經(jīng)機翼上部曲面所走路程,比氣流流經(jīng)機翼下平直表面距離較長,因而也較快,這樣才能保證氣流在機翼的后緣點匯合；上部氣流由于走的較快,它就較為稀薄,從而產(chǎn)生強大吸力,約占機翼升力的三分之二大?。黄溆嗟纳碜砸硐職饬鲗C翼的壓力.
19世紀末,內(nèi)燃機的出現(xiàn),給了人類有史以來一直夢寐以求的東西：翅膀.不用說這種翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的,然而這卻是使人類能隨風伴鳥一起飛翔的翅膀.
萊特兄弟發(fā)明了真正意義上的飛機.在飛機的設(shè)計制作過程中,怎樣使飛機拐彎和怎樣使它穩(wěn)定一直困繞著他們.為此,萊特兄弟又研究了鳥的飛行.例如,他們研究鶙鵳怎樣使一只翅膀下落,靠轉(zhuǎn)動這只下落的翅膀保持平衡；這只翅膀上增大的壓力怎樣使鶙鵳保持穩(wěn)定和平衡.這兩個人給他們的滑翔機裝上翼梢副翼進行這些實驗,由地面上的人用繩控制,使之能轉(zhuǎn)動或彎翹.他們的第二個成功的實驗是用操縱飛機后部一個可轉(zhuǎn)動的方向舵來控制飛機的方向,通過方向舵使飛機向左或向右轉(zhuǎn)彎.
后來,隨著飛機的不斷發(fā)展,它們逐漸失去了原來那些笨重而難看的體形,它們變的更簡單,更加實用.機身和單曲面機翼都呈現(xiàn)出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條.飛機的效率增加了,比以前飛的更快,飛的更高.到了現(xiàn)代,科學高度發(fā)展但環(huán)境破*、生態(tài)失衡、能源枯竭,人類意識到了重新認識自然,探討與自然更加和諧的生存方式的高度緊迫感,亦認識到仿生設(shè)計學對人類未來發(fā)展的重要性.特別是一九六Ο年秋,在美國俄亥俄州召開了第一次仿生學討論會,成為仿生學的正式誕生之日.
此后,仿生技術(shù)取得了飛躍的發(fā)展,并獲得了廣泛的應(yīng)用.仿生設(shè)計亦隨之獲得突飛猛進的發(fā)展,一大批仿生設(shè)計作品如智能機器人、雷達、聲納、人工臟器、自動控制器、自動導航器等等應(yīng)運而生.
近代,科學家根據(jù)青蛙眼睛的特殊構(gòu)造研制了電子蛙眼,用于監(jiān)視飛機的起落和跟蹤人造衛(wèi)星；根據(jù)空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設(shè)計的高速列車；模仿某些魚類所喜歡的聲音來誘捕魚的電子誘魚器；通過對螢火蟲和海蠅地發(fā)光原理的研究,獲得了化學能轉(zhuǎn)化為光能的新方法,從而研制出化學熒光燈等等.
目前,仿生設(shè)計學在對生物體幾何尺寸及其外形的模仿同時,還通過研究生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞等各種優(yōu)異特征,并把它運用到技術(shù)系統(tǒng)中,改善已有的工程設(shè)備,并創(chuàng)造出新的工藝、自動化裝置、特種技術(shù)元件等技術(shù)系統(tǒng)；同時仿生設(shè)計學為創(chuàng)造新的科學技術(shù)裝備、建筑結(jié)構(gòu)和新工藝提供原理、設(shè)計思想或規(guī)劃藍圖,亦為現(xiàn)代設(shè)計的發(fā)展提供了新的方向,并充當了人類社會與自然界溝通信息的“紐帶”.
對人腦的探索,可以展望未來的電子計算機有可能具有生物原理的功能.同它相比,現(xiàn)在的電子計算機只能作為算盤.
對植物光合作用的研究,將為延長人類的壽命、治療疾病提供一個嶄新的醫(yī)學發(fā)展途徑.
對生物體結(jié)構(gòu)和形態(tài)的研究,有可能使未來的建筑、產(chǎn)品改變模樣.使人們從“城市”這個人造物理環(huán)境中重新回歸“自然”.
信天翁是一種海鳥,它具有淡化海水的器官——“去鹽器”.對其“去鹽器”的結(jié)構(gòu)及其工作原理的研究,可以啟發(fā)人們?nèi)ジ纳婆f的或創(chuàng)造出新的海水淡化裝置.
白蟻能把吃下去的木質(zhì)轉(zhuǎn)化為脂肪和蛋白質(zhì),對其機理的研究,將會對人工合成這些物質(zhì)有所啟發(fā).
同時仿生設(shè)計亦可對人類的生命和健康造成巨大的影響.例如人們可以通過仿生技術(shù),設(shè)計制造制造出人造器官,如血管、腎、骨膜、關(guān)節(jié)、食道、氣管、尿道、心臟、肝臟、血液、子宮、肺、胰、眼、耳以及人工細胞.專家預(yù)測,在本世紀中后期,除腦以外人的所有器官都可以用人工器官代替.例如,模擬血液的功能,可以制造、傳遞養(yǎng)料及廢物,并能與氧氣及二氧化碳自動結(jié)合并分離的液態(tài)碳氫化合物人工血；模擬腎功能,用多孔纖維增透膜制成血液過濾器,也就是人工腎；模擬肝臟,根據(jù)活性碳或離子交換樹脂吸附過濾有毒物質(zhì),制成人工肝解毒器；模擬心臟功能,用血液和單向?qū)?qū)動裝置,組成人工心臟自動循環(huán)器.
隨著對宇宙的開發(fā)、認識,又將使人類不但認識宇宙中新形式的生命,而且將為人類提供嶄新的設(shè)計,創(chuàng)造出地球上前所未有的新的裝置……
仿生設(shè)計學的特點與研究內(nèi)容
仿生設(shè)計學是仿生學與設(shè)計學互相交叉滲透而結(jié)合成的一門的邊緣學科,其研究范圍非常廣泛,研究內(nèi)容豐富多彩,特別是由于仿生學和設(shè)計學涉及到自然科學和社會科學的許多學科,因此也就很難對仿生設(shè)計學的研究內(nèi)容進行劃分.這里,我們是基于對所模擬生物系統(tǒng)在設(shè)計中的不同應(yīng)用而分門別類的.歸納起來,仿生設(shè)計學的研究內(nèi)容主要有：
1、形態(tài)仿生設(shè)計學研究的是生物體（包括動物、植物、微生物、人類）和自然界物質(zhì)存在（如日、月、風、云、山、川、雷、電等）的外部形態(tài)及其象征寓意,以及如何通過相應(yīng)的藝術(shù)處理手法將之應(yīng)用與設(shè)計之中.
2、功能仿生設(shè)計學主要研究生物體和自然界物質(zhì)存在的功能原理,并用這些原理去改進現(xiàn)有的或建造新的技術(shù)系統(tǒng),以促進產(chǎn)品的更新?lián)Q代或新產(chǎn)品的開發(fā).
3、視覺仿生設(shè)計學研究生物體的視覺器官對圖象的識別、對視覺信號的分析與處理,以及相應(yīng)的視覺流程；他廣泛應(yīng)用與產(chǎn)品設(shè)計、視覺傳達設(shè)計和環(huán)境設(shè)計之中.
4、結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計學主要研究生物體和自然界物質(zhì)存在的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理在設(shè)計中的應(yīng)用問題,適用與產(chǎn)品設(shè)計和建筑設(shè)計.研究最多的是植物的莖、葉以及動物形體、肌肉、骨骼的結(jié)構(gòu).
從國內(nèi)外仿生設(shè)計學的發(fā)展情況來看,形態(tài)仿生設(shè)計學和功能仿生設(shè)計學是目前研究的重點.在本文中,還將著重介紹形態(tài)仿生學和功能仿生設(shè)計學的一些情況.
作為一門新興的邊緣交叉學科,仿生設(shè)計學具有某些設(shè)計學和仿生學的特點,但他又有別與這兩門學科.具體說來,仿生設(shè)計學具有如下特點：
1、 藝術(shù)科學性
仿生設(shè)計學是現(xiàn)代設(shè)計學的一個分支、一個補充.同其它設(shè)計學科一樣,仿生設(shè)計學亦具有它們的共同特性——藝術(shù)性.鑒于仿生設(shè)計學是以一定的設(shè)計原理為基礎(chǔ)、以一定的仿生學理論和研究成果為依據(jù),因此具有很嚴謹?shù)目茖W性.
2、 商業(yè)性
仿生設(shè)計學為設(shè)計服務(wù),為消費者服務(wù),同時優(yōu)秀的仿生設(shè)計作品亦可刺激消費、引導消費、創(chuàng)造消費.
3、 無限可逆性
以仿生設(shè)計學為理論依據(jù)的仿生設(shè)計作品都可以在自然界中找到設(shè)計的原型,該作品在設(shè)計、投產(chǎn)、銷售過程中所遇到的各種問題又可以促進仿生設(shè)計學的研究與發(fā)展.仿生學的研究對象是無限的,仿生設(shè)計學的研究對象亦是無限的；同理,仿生設(shè)計的原型也是無限的,只要潛心研究大自然,我們永遠不會有江郎才盡的一天.
4、 學科知識的綜合性
要熟悉和運用仿生設(shè)計學,必須具備一定的數(shù)學、生物學、電子學、物理學、控制論、信息論、人機學、心理學、材料學、機械學、動力學、工程學、經(jīng)濟學、色彩學、美學、傳播學、倫理學等相關(guān)學科的基本知識.
5、 學科的交叉性
要深入研究和了解仿生設(shè)計學,必須在設(shè)計學的基礎(chǔ)上,既要了解生物學、社會科學的基礎(chǔ)知識,又要對當前仿生學的研究成果有清晰的認識.它是產(chǎn)生于幾個學科交叉點上的一種新型交叉學科.
五、仿生設(shè)計學的研究方法
仿生設(shè)計學的研究方法主要為“模型分析法”：
1、創(chuàng)造生物模型和技術(shù)模型
首先從自然中選取研究對象,然后依此對象建立各種實體模型或虛擬模型,用各種技術(shù)手段（包括材料、工藝、計算機等）對它們進行研究,做出定量的數(shù)學依據(jù)；通過對生物體和模型定性的、定量的分析,把生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為可以利用在技術(shù)領(lǐng)域的抽象功能,并考慮用不同的物質(zhì)材料和工藝手段創(chuàng)造新的形態(tài)和結(jié)構(gòu).
① 從功能出發(fā)、研究生物體結(jié)構(gòu)形態(tài)——制造生物模型.
找到研究對象的生物原理,通過對生物的感知,形成對生物體的感性認識.從功能出發(fā),研究生物的結(jié)構(gòu)形態(tài),在感性認識的基礎(chǔ)上,除去無關(guān)因素,并加以簡化,提出一個生物模型.對照生物原型進行定性的分析,用模型模擬生物結(jié)構(gòu)原理.目的是研究生物體本身的結(jié)構(gòu)原理.
② 從結(jié)構(gòu)形態(tài)出發(fā),達到抽象功能——制造技術(shù)模型
根據(jù)對生物體的分析,做出定量的數(shù)學依據(jù),用各種技術(shù)手段（包括材料、工藝等）制造出可以在產(chǎn)品上進行實驗的技術(shù)模型.牢牢掌握量的尺度,從具象的形態(tài)和結(jié)構(gòu)中,抽象出功能原理.目的是研究和發(fā)展技術(shù)模型本身.
2、可行性分析與研究
建立好模型后,開始對它們進行各種可行性的分析與研究：
① 功能性分析
找到研究對象的生物原理,通過對生物的感知,形成對生物體的感性認識.從功能出發(fā),對照生物原型進行定性的分析.
② 外部形態(tài)分析
對生物體的外部形態(tài)分析,可以是抽象的,也可以是具象的.在此過程中重點考慮的是人機工學、寓意、材料與加工工藝等方面的問題.
③ 色彩分析
進行色彩的分析同時,亦要對生物的生活環(huán)境進行分析,要研究為什么是這種色彩?在這一環(huán)境下這種色彩有什么功能?
④ 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析
研究生物的結(jié)構(gòu)形態(tài),在感性認識的基礎(chǔ)上,除去無關(guān)因素,并加以簡化,通過分析,找出其在設(shè)計中值得借鑒合利用的地方.
⑤ 運動規(guī)律分析
利用現(xiàn)有的高科技手段,對生物體的運動規(guī)律進行研究,找出其運動的原理,針對性的解決設(shè)計工程中的問題.
當然,我們還可以就生物體的其它方面進行各種可行性分析.
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-- 作者：文丐
-- 發(fā)布時間：2004-9-15 7:41:15
-- 仿生搓洗引爆洗衣機新革命
仿生是高科技的代名詞,它是指運用尖端的科學技術(shù),來模仿生物的各種官能感覺和思維判功能,更加有效地為人數(shù)服務(wù).各國都在不遺余力地加大在仿生學方面的研究.可以說,仿生學研究程度的高低,是國家綜合國力的重要標志之一.榮事達集團研制開發(fā)的“仿生搓洗”全自動洗衣機最近推向市場,將仿生技 術(shù)運用于洗衣機領(lǐng)域,產(chǎn)生了革命性的影響.
據(jù)了解,這種洗衣機首先具有神經(jīng)智能網(wǎng)絡(luò)功能,可以模仿人的恩維判斷能力,根據(jù)衣物的重量、質(zhì)地、臟污程度來自行決定洗滌程序、洗滌時間和水位的高低,從而達到最佳的洗滌狀態(tài).其次,具有搓衣板的功能.洗衣機內(nèi)的搓洗棒能夠像手一樣隨心所欲地來回搓動,這種搓動被控制在300度以內(nèi),能夠保證把衣服洗干凈又防止衣服纏繞.三是它去除了傳統(tǒng)洗衣機因機械傳動裝置所包含的機械連桿、曲柄、齒輪等部件轉(zhuǎn)動所帶來的噪音,采用直流永磁無刷電機直接驅(qū)動,有效地防止噪音的產(chǎn)生.
直流永磁無刷電機可節(jié)電50％
采用直流永磁無刷電機,在電子驅(qū)動器的控制下可實現(xiàn)無級調(diào)速,并可精確地控制搓洗棒每次轉(zhuǎn)動的次數(shù)和角度.因此,不同的衣物質(zhì)地、臟污程度可以設(shè)定不同的洗滌程序,有效地模仿了人工搓洗的快慢節(jié)奏和力度,實現(xiàn)“仿生”搓洗.另外,采用直流永磁電機比采用交流電機節(jié)電50％.
電子剎車技術(shù)把噪音降到最低
有洗衣機的消費者會有因噪音大而煩惱的體會,他們在換購洗衣機時總希望擁有一臺沒有噪音的洗衣機.“仿生搓洗”洗衣機則恰好能滿足這一點.
這主要是因為“仿生搓洗”洗衣機采用電子擎實現(xiàn)電子剎車,剎車時由電機本身迅速降速,從而避免了像其他洗衣機采用機械摩擦剎車時產(chǎn)生的噪音和振動,實現(xiàn)了靜音運轉(zhuǎn).
搓洗棒確保洗滌過程中不產(chǎn)生碎屑
有洗衣機使用經(jīng)驗的消費者知道,洗衣機的洗滌桶上部都有一個過濾網(wǎng),用來過濾衣物在洗滌時產(chǎn)生的碎屑.但是“仿生搓洗”洗衣機卻沒有這種過濾網(wǎng),為什么呢?業(yè)內(nèi)專家解釋,這是因為“仿生搓洗”洗衣機的內(nèi)部構(gòu)造根本有別于波輪式和滾筒式洗衣機.“仿生搓洗”洗衣機采用的驅(qū)動擎是豎立的搓洗棒,能夠使動能從中央向四周傳遞.當洗衣機啟動時,搓洗棒帶動衣物沿著桶壁運動的角度不超過300度,有效避免了衣物因連續(xù)旋轉(zhuǎn)而形成的纏繞,以及與桶壁摩擦產(chǎn)生的碎屑,洗得干凈、不纏繞、無摩擦,當然不需要過濾網(wǎng).衣物沿桶壁來回運動與衣物在搓衣板上的來回運動極其相似,并能達到手洗效果,“仿生搓洗”洗衣機也由此得名.
（選自《精品購物指南 》）
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-- 作者：枯藤老樹
-- 發(fā)布時間：2004-9-20 17:56:29
-- 論仿生制造
師 漢 民
摘 要 闡明制造過程與生命現(xiàn)象之間的相似之處：基于自組織機制的有序化、基于信息模型的個體復(fù)制,以及通過進化過程形成的高度適應(yīng)性.論述仿生制造的基本內(nèi)涵,指出現(xiàn)代制造科學應(yīng)該從生命現(xiàn)象及生命科學中學習與借鑒的主要內(nèi)容,它們包括完善的信息技術(shù)、由基因控制的生長型的加工成形方法、性能超群的有機材料、奇妙的生物智能、高效的尋優(yōu)與趨優(yōu)方法,以及先進的組織結(jié)構(gòu)和運行模式.提出關(guān)于加強學科間的聯(lián)合,促進仿生制造技術(shù)研究的建議.
關(guān)鍵詞 制造科學 生命科學 仿生制造
中國圖書資料分類法分類號 TB17
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-- 作者：victoria
-- 發(fā)布時間：2004-9-22 11:31:35
-- 結(jié)構(gòu)構(gòu)件
對于構(gòu)件,在截面面積相同的情況下,把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上,是有效的截面形狀.有趣的是,在自然界許多動植物的組織中也體現(xiàn)了這個結(jié)論.例如：“疾風知勁草”,許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結(jié)構(gòu),其截面是空心的.支持人承重和運動的骨骼,其截面上密實的骨質(zhì)分布在四周,而柔軟的骨髓充滿內(nèi)腔.在建筑結(jié)構(gòu)中常被采用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結(jié)構(gòu)、空間薄壁結(jié)構(gòu)等都是根據(jù)這條結(jié)論得來的.
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-- 作者：victoria
-- 發(fā)布時間：2004-9-22 11:32:15
-- 斑馬
斑馬生活在非洲大陸,外形與一般的馬沒有什么兩樣,它們身上的條紋是為適應(yīng)生存環(huán)境而衍化出來的保護色.在所有斑馬中,細斑馬長得最大最美.它的肩高140-160厘米,耳朵又圓又大,條紋細密且多.斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外,以抵御天敵.人類將斑馬條紋應(yīng)用到到軍事上是一個是很成功仿生學例子.
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-- 作者：victoria
-- 發(fā)布時間：2004-9-22 11:33:14
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宏村位于黟縣城北11公里,距屯溪65公里.宏村始建于南宋紹熙年間,距今已有800多年的歷史.古宏村人獨出機抒開“仿生學”之先河,規(guī)劃并建造了堪稱“中華一絕”的牛形村落和人工水系,統(tǒng)看全村,西頭的雷崗,巍巍而立,宛如“牛頭”；村口兩棵參天大樹恰似“牛角”；前后四座橫跨吉陽水的橋梁象“牛腿”；村中數(shù)百幢鱗次櫛比的明清古建筑