仿生机构 顾林坤.doc

仿生机构 顾林坤.doc:..仿生与走行机构设计顾林坤B09300205扌商要:仿生学为机构设计打开了一扇宽阔的大门。模仿生物的运动机理设计走行机构时,不能机械、呆板地进行仿生,要根据走行机构的工作环境,以及对走行姿态、方式以及运动参数等的要求,选择合理的动物原型进行仿生设计模仿生物体的各种运动,运用机构设计和力学原理,研究在各种不同环境屮工作的走行机构。走行机构的主要作用是通过机械运动,进行运动的传递和转换,支配机械主体或部分按照特定的方式或姿态进行移动。走行机构的类型及运动状态直接影响到机械的总体结构、工作性能。随着人类活动空间的扩大,、仿生机械与仿生机构仿生学(bionics)是模仿生物机能与运动的科学,是生命科学与工程技术相互渗透、相互交叉、结合而形成的一门综合性边缘学科。仿生学研究生命的结构、物质、功能、运动、能童转换和信息的传递与控制的过程,并将它们应用于技术系统,如利用电子、机械、控制等技术手段对这些过程进行模拟,、渗透,就形成了仿生机械学。仿生机械学涉及生物学、生物力学、生物运动学、医学、机械工程、控制论和电子技术等各学科,贯穿着研究、模拟牛物系统的信息处理、运动机理和系统控制、以及在医学(如假肢、医用机械手等)和下程屮的应用。仿生机械学色含着对生物现彖进行力学研究,对生物的运动、动作进行技术分析,并把这些成果付之实用化•仿生机构是仿生机械的重要组成部分,是模仿生物的生理结构、运动形态和控制原理设计制造出的功能更集屮、效率更高、应用范围更加广泛并具有牛物特征的机构,,生物通过物竞天择和长期的进化,对自然环境已具有高度的适应性,同时也塑造了生物体不同的外部特征和运动形态,它们的感知、决策、指令、反馈、运动等机能和器官结构都有其自身独特的优势,尤其在步态和体态特征上,。两足动物的步行性能受结构影响,双足步态是人及双足动物行走时的姿态,是步行运动状态的统称,即是人及双足动物结构与功能、运动调节系统、行为和心理活动在行走时的外在表现。两足步行是后肢的循环运动,其运动模式包插两足行走和两足奔跑日1。双足步态以人的步态为研究对象,为了保证人的双足行走运动的稳定性和连续性,人的步态和体态总是随着双腿迈进,支撑点在双足间交替轮换,人体重心也随之上下左右移动。与此同时,关键的关节和躯体部位按照迈步的频率,周期性地进行着空间位置上的变化。图1是人体在行走、疾跑、跳跃吋的几种步态周期变化MJ。健康人在上下坡、上下楼梯和平地行走等状态下的测试表明,在各路况下人体步态差异很大。随着年龄的老化、控制能力的下降,老年人群将采取一种易于控制、口稳定性较高的步态和体态,而这种步态和体态是以降低速度为前提的,并导致步态参数值的大幅度波动。,其行走是通过四肢运动完成。不同的四足动物由于其生活环境以及身体条件的各种限制和神经控制能力的差异,其步态呈现不同的形式,如图2