仿生机械学涉及到仿生学和机械学,而仿生学又涉及到生物学、植物学以及动物学。因此,本书的体系是在介绍生物学、植物学以及动物学的基础上,再介绍仿生学基础知识,然后介绍机械学的基础知识,后介绍仿生机械学。形成生物学、植物学、动物学,仿生学、机械学和仿生机械学的体系。本书内容分为三篇,第壹篇仿生学综述,主要介绍仿生学的基础知识,包括生物分类与进化,植物特征与力学特性、动物特征与运动特性;介绍仿生学的基本概念及其分类,包括电子仿生、信息与控制仿生、机械仿生、化学仿生、建筑仿生、医学仿生以及生物界的奇特现象与仿生等内容。本篇内容主要体现知识的科普性和趣味性。第二篇机械学基础,主要介绍机械的基本知识、机构运动简图的绘制、机构自由度的计算、自由度与控制、变胞机构、机构运动分析、机构受力分析以及各种机械传动机构,其目的把动物结构用机构简图来表示,然后计算其自由度、进行运动与动力分析,把动物结构机械化,用机械学的知识解决动物的组成与运动等问题。本篇内容主要说明仿生学向仿生机械学过渡中的基本知识;第三篇仿生机械学,主要介绍模仿动物步行的机器人的步态分析、腿部结构与设计、步行的稳定性等;介绍模仿动物爬行的机器人的运动原理及其设计、介绍模仿鸟类及昆虫飞行的机器人的运动原理及其设计;介绍模仿鱼类和其他动物在水中游动的机器人的运动原理及其设计;介绍微型机器人的运动原理与设计方法以及仿生机械关节以及仿生机械臂的设计等。该篇内容是本书重点内容,设计到各类仿生机械的设计。
封面
前言
绪论
第一节 仿生学概述
一、仿生学的概念与诞生
二、仿生学的分类
第二节 仿生机械学的研究内容、目的与意义
一、仿生机械学的内容
二、研究仿生机械学的目的与意义
三、仿生学的诞生对工程技术人员的启迪
第三节 仿生遐想
一、研究动物的冬眠机理,为人类实现“冬眠”进行探索
二、研究仿生器官,实现器官移植
三、仿生智能宠物与仿生智能机器人
四、人与仿生智能电子人
五、机器人智能教师
六、仿生学的发展与人类社会
第一篇 仿生学综述
第一章 生物学基础
第一节 生物及其分类
一、生物的概念
二、生物的分类
三、植物与动物的分类方法
第二节 生物的多样性
一、遗传多样性
二、物种多样性
三、生态系统多样性
第三节 生物的进化
一、达尔文的进化论
二、生物进化的大致历程
三、生物进化的原因
第四节 植物及其运动特性
一、植物的运动特性
二、植物的结构与力学特性
第五节 动物及其运动特性
一、动物的分类
二、动物的运动形态
第六节 仿植物机器人综述
一、仿植物生长型机器人
二、仿植物寻找阳光的自动机器人
第二章 仿生学筒介
第一节 仿生学及其研究内容
一、仿生学的诞生
二、仿生学的内容
三、仿生学的研究方法
第二节 电子仿生
一、电子仿生的基本概念
二、电子仿生实例
第三节 信息与控制仿生
一、基本概念
二、信息与控制仿生实例
第四节 机械仿生
一、机械仿生概念
二、仿生机械学的主要研究内容
第五节 化学仿生
一、模拟生物体内的化学反应
二、模拟生物体内的物质输送
三、能量转换
第六节 建筑仿生
一、仿生贝壳建筑
二、拱形建筑
三、螺旋形建筑
四、充气建筑
第七节 医学仿生
一、仿生皮肤
二、仿生肌肉
三、仿生眼与仿生视网膜
四、细胞芯片
五、仿生前庭
六、仿生神经
七、仿生耳蜗
八、仿生心脏
九、仿生关节
十、仿生电子人
第八节 动物界的奇特现象与仿生
一、动物界的奇特现象
二、对动物界奇特现象的思考
第二篇 机械学基础
第三章 机械结构学基础
第一节 机械的基本概念及组成
一、机器、机构与机械
二、机器的组成
第二节 运动链与机构
一、零件与构件
二、运动副
三、运动链
四、机构
第三节 机构运动简图
一、机构运动简图
二、机构运动简图的画法
第四节 机构自由度的计算
一、平面机构自由度的计算
二、机构具有确定运动的条件
三、计算机构自由度的注意事项
四、空间连杆机构的自由度
五、空间连杆机构的分类
六、空间连杆机构自由度的计算
第五节 机构的结构分析
一、杆组的概念
二、机构的组成原理
三、平面机构的结构分析
四、机构创新
五、机构结构分析在仿生机械中的应用举例
第四章 机械运动学基础
第一节 机械运动学概述
一、仿生机械的常用机构
二、仿生机械运动学的研究内容
第二节 平面连杆机构的基本类型及演化
一、平面连杆机构的基本形式
二、四杆机构的演化与变异
第三节 平面连杆机构的基本性质
第四节 平面连杆机构的设计
一、概述
二、图解设计法
三、解析设计法
第五节 平面连杆机构的运动分析
一、用相对运动图解法对机构进行运动分析
二、用解析法对机构进行运动分析
三、解析法总结
第六节 平面开链机构的设计与分析
一、开链机构的工作空间
二、开链机构的尺寸设计
三、平面开链机构的运动学分析
第五章 机械力学基础
第一节 力分析概述
一、机构力分析的主要内容与方法
二、平面力分析的基本原理
三、机构力分析的目的
第二节 平面闭链机构的力分析
一、力分析的图解法
二、力分析的解析法
第三节 平面开链机构的力分析
第三篇 仿生机械设计与分析
第六章 仿动物步行的机械及其设计
第一节 步行机械概述
一、步行机械的优点
二、步行机械的分类与研究内容
第二节 步行机械的腿及其设计
一、闭链连杆型腿的结构
二、关节
三、关节驱动器
第三节 步行机械的步态分析
一、两足步行动物的腿部结构
二、两足步行动物的步态分析
三、四足步行动物的步态分析
四、四足步行机理与分析
五、步行机械设计案例
第四节 仿生步行机械系统的运动方程
一、足端运动轨迹方程
二、步行系统的动力学模型
三、步行系统的质心运动方程
第五节 仿生跳跃机械的设计与分析
一、袋鼠的跳跃性能
二、袋鼠腿的机构运动简图
三、袋鼠弹跳原理
四、仿生袋鼠机构的设计与分析
第七章 仿动物爬行的机械及其设计
第一节 爬行动物概述
一、爬行动物的分类
二、步行、走行与爬行
第二节 仿生机械尺蠖及其设计
第三节 仿生机械蚯蚓及其设计
一、压电陶瓷伸缩移动蚯蚓
二、模块式组合仿生机械蚯蚓
第四节 仿生机械蛇及其设计
一、仿生机械蛇研究的发展概况
二、蛇的运动机理分析
三、仿生机械蛇关节模块的设计
四、仿生机械蛇的模块类型
五、仿生机械蛇的蠕动原理
六、蛇的蜿蜒运动方程
第八章 仿动物飞行的机械及其设计
第一节 飞行动物概述
一、昆虫
二、鸟类
三、其他飞行动物
第二节 飞行机理简介
一、伯努利(Bernoulli)方程
二、举升原理
三、前进原理
第三节 昆虫的飞行与仿生设计
一、昆虫飞行机理分析
二、昆虫翅膀机构的自由度
三、昆虫振翅频率的测定
四、昆虫翅膀的折叠
五、仿生昆虫机器人腿部结构
六、仿生昆虫机器人
第四节 鸟类的飞行与仿生设计
一、扑翼飞行与扑翼机
二、扑翼机构的设计与分析
三、扑翼机构的应用
第九章 仿动物水中游动的机械及其设计
第一节 水中游动的动物概述
一、游动类型
二、游动方式
第二节 游动机理分析
一、卡门涡街现象
二、反卡门涡街
三、摆动身体渐进机理分析
四、鱼类游动的推动力
第三节 仿生机械鱼的设计与分析
一、机构简图的设计
二、总体设计
三、鱼的摆尾游动方程
第四节 仿生机械水母的设计与分析
一、水母的基本结构
二、水母机构设计
第五节 仿生机械墨鱼的设计与分析
一、墨鱼的结构
二、墨鱼的游动机理分析
三、仿生机械墨鱼的设计
第十章 仿人体组织结构的机械及其设计
第一节 概述
一、人体仿生医学领域的最新成就
二、仿生肢体
第二节 仿生关节的设计与分析
一、关节组成及工作机理
二、关节的种类及简图描述
第三节 仿生人体上肢的设计与分析
一、上假肢的分类与机构简图
二、仿生上肢的设计
第四节 仿生人体下肢的设计与分析
一、人体下假肢的分类
二、人体下假肢的结构设计
三、假肢的材料与制造技术
参考文献
机械工业出版社 京icp备14043556号-1 (署)网出证(京)字第214号 Copyright (C) 2001 CmpBook. All Rights Reserved