bio-mechanism

定義：模擬生物運(yùn)動(dòng)的構(gòu)造形態(tài)和功能而制作的機(jī)構(gòu)。

學(xué)科：機(jī)械工程_機(jī)構(gòu)與機(jī)器人學(xué)_一般名詞

相關(guān)名詞：機(jī)械仿生學(xué) 仿生機(jī)器人 仿生機(jī)械系統(tǒng)

圖片來(lái)源：視覺(jué)中國(guó)

【延伸閱讀】

仿生機(jī)構(gòu)是模擬不同生物的結(jié)構(gòu)、功能等特征而設(shè)計(jì)、制造出來(lái)的機(jī)械機(jī)構(gòu)或系統(tǒng)。其中高端產(chǎn)品有仿生靈巧手、仿生機(jī)器人等。

設(shè)計(jì)、制造仿生機(jī)構(gòu)，要以機(jī)構(gòu)學(xué)、機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)等為基礎(chǔ)，以生物解剖學(xué)、生物力學(xué)等為依據(jù)，研究人與動(dòng)物特有的構(gòu)件、運(yùn)動(dòng)副、運(yùn)動(dòng)鏈乃至運(yùn)動(dòng)器官的機(jī)構(gòu)組成原理，從理論上揭示生物體的結(jié)構(gòu)形式，以?xún)?yōu)勝劣汰為原則，最終選取優(yōu)越的結(jié)構(gòu)形式，并將其應(yīng)用于設(shè)計(jì)和制造之中。例如模仿鳥(niǎo)類(lèi)翅膀的形狀和結(jié)構(gòu)制造飛行器的機(jī)翼，就能夠提高飛行效率和機(jī)動(dòng)性。

有學(xué)者認(rèn)為，仿生機(jī)構(gòu)由剛性構(gòu)件、柔韌構(gòu)件、仿生構(gòu)件、動(dòng)力元件四個(gè)部分組成。剛性構(gòu)件是做剛體運(yùn)動(dòng)的基本單元，與傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)學(xué)中的構(gòu)件概念相同；柔韌構(gòu)件是彎曲剛度很小且不會(huì)伸長(zhǎng)或縮短的帶狀構(gòu)件，相當(dāng)于韌帶；仿生構(gòu)件是為模仿生物運(yùn)動(dòng)器官的力學(xué)特性而增設(shè)的構(gòu)件，相當(dāng)于滑液囊、滑液鞘等；動(dòng)力元件用于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于動(dòng)物的肌肉。

按照運(yùn)動(dòng)形式不同，仿生機(jī)構(gòu)可分為步行、爬行、飛行和抓取四類(lèi)。步行仿生機(jī)構(gòu)通常以人或四足、六足動(dòng)物為仿生對(duì)象；爬行仿生機(jī)構(gòu)以蛇類(lèi)、蜥蜴類(lèi)等動(dòng)物為仿生原型；飛行仿生機(jī)構(gòu)參考鳥(niǎo)類(lèi)或昆蟲(chóng)的結(jié)構(gòu)；抓取仿生機(jī)構(gòu)則通常模擬人手的功能。

隨著仿生機(jī)器人和具身智能的發(fā)展，仿生結(jié)構(gòu)作為底層關(guān)鍵支撐技術(shù)越來(lái)越受到研究者的重視。僅就仿生靈巧手來(lái)說(shuō)，就有諸多科研團(tuán)隊(duì)與公司在其靈活、柔軟、通用、智能等維度上不斷刷新紀(jì)錄，并在工業(yè)制造和醫(yī)療手術(shù)等領(lǐng)域得以應(yīng)用。未來(lái)，仿生機(jī)構(gòu)將朝著智能化與耦合化的方向發(fā)展，更好地實(shí)現(xiàn)多種多樣的生物功能。

責(zé)任編輯：張鵬輝