仿生设计学的研究内容与特点

第一章设计仿生学，它是在仿生学的基础上，结合设计学形成的一个新的交叉学科，主要涉及数学，生物学，电子学，物理学，控制论，信息论，工程学，心理学，材料科学，力学，色彩学，工程学，经济学，伦理学，美学，动力学等很多的学科。仿生设计学和旧的仿生学不同，它的本质是对所有事物“形式”、“结构”、“颜色”、“功能”、“声音”等方面的研究[f6l，将一些新的方法、思维和新的创意结合仿生学应用到设计中去，使人们的生活方式发生变化，得到仿生设计所带来的实惠。仿生设计正在逐步的成为人类生活不可取代的重要设计形式，是人类学习自然，了解自然的成果体现，在口常生活中应用十分广泛。仿生设计在设计领域里，通过模仿自然，学习自然，解决了人们所面临的很多问题，这种既具有科学性又具有艺术性的创新设计符合人类今天的发展需要。目前的仿生设计在工业设计领域己成为最重要的创新方法之一。

第二章仿生设计学的研究内容与特点仿生设计是一个跨多学科的，研究非常广泛的知识体系，内容丰富，研究涉及自然科学和社会科学多个学科，因此，仿生设计的研究内容比较复杂。仿生设计的研究类别主要可以概括为:“形态仿生、功能仿生、色彩仿生、结构仿生等几个方面。形态仿生设计是研究生物(包括动物，植物，微生物，人体)和自然物质存在 (如口，月，风，云，山，川，光，电等)的外在形式，其象征性的意义，并将这些应用到设计作品之中功能仿生设计学研究的是生物的存在及性质、功能和原则，这些原则就是为了改善现有的或建立新的技术体系，以促进产品升级或新产品的开发。 3、颜色仿生设计研究的是有机体的颜色对视觉的感受，把视觉器官对颜色的处理和分析广泛的应用在视觉传达设计、产品设计、环境设计作品里。

第三章结构仿生设计研究的是以生物体及物质存在的结构特征及原理为基本原则，它广泛应用于机械、电子、建筑等领域中。主要研究的对象有:植物的茎、叶、根等结构脉络，动物的经络、肌肉结构、骨骼结构等。从现今世界上仿生设计学的发展来看，目前研究的重点是形态仿生设计和功能仿生设计。作为一个边缘而新兴的交叉学科，仿生设计学有仿生学和设计学的共同特性，又与这两个学科有所不同。在实际应用中，仿生设计研究具有以下特性: 1、艺术科学性仿生设计学作为现代设计基础理论的有机组成部分具有现代设计的共同特征就是艺术性。仿生设计学是集艺术性与科学性于一身，融合了设计基础以及仿生学原理的一门学科。 2、商业性现代设计目的是更好的为人类、为自然服务。

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仿生设计

仿生设计学对现代家具设计的意义 在现代设计的发展过程中，理性实用主义风格与感性浪漫主义风格不断交叠，功能性与装饰性的讨论从来不曾间断过。然而，这两种风格都存在片面性，最终在历史演进中遭到人们的质疑。既然两者都不完美，为何不追溯到问题的本源呢？人是自然的产物，自然是人类永远的导师。特别是在环境日益恶化的今天，人类更应该意识到自身的局限性，以更为主动地态度向自然学习。 一、仿生设计学的产生与内涵 仿生设计学就是人类向自然学习的一种方式。它是近几十年兴起的生物学与技术科学之间的边缘科学。主要涉及到数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学和伦理学等相关学科。其英文名为Bionics,来源于希腊文Bion，即生命之意。 仿生设计学以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、新的原

理、新的方法和新的途径。仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的契合点，将人类社会与自然达到了高度的统一，正逐渐成为家具设计发展过程中新的亮点。 二、仿生设计学对现代家具设计的意义 人类每进化一步，既表现在对生物结构和功能的进一步研究上，又从产品形态的表现实质上展示出来。无论人类社会发展到任何时期，自然生物始终是人类生存和发展依附的主体环境，运动环境中的“仿生”意义始终左右着人类生存的品质。对家具设计而言，仿生设计主要具有以下几个方面的意义—— 1）提供语言符号 家具造型由一系列的图形符号所组成，这些基本的图形要素也可以看成一种语言，来传达设计师的思想。在家具设计史的各种风格流派中，都可以找到某些模仿自然形态的语言符号。 从早期的新艺术风格起，设计师就将家具看作自然界的一种有机体，具有像自然生物一样的生命力和成长过程。家具大量采用自然界花卉、草木、昆虫的形态和色彩，“小树枝”与“根雕”式样的家具也在反复使用。常用曲线线条作为基本符号代表女性的姿体、含苞待放的花朵或植物生长的萌芽。这些优美的线条或突出有力，或柔和细腻，大大地增加了家具的装饰性与表现力。一次世界大战后，从法国兴起的艺术装饰运动也大量使用自然符号，最常用的语言符号包括水果、玫瑰、花篮、棕榈、扇子、羽毛、鸢草和兰花等。流线型的结构和自然符号作为装饰图案成为这一时期家具的主要的特征

浅谈仿生设计

浅谈仿生设计 一、仿生设计的概念和作用 仿生设计是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门设 计学科，它还是以自然界万事万物的功能、形态、色彩等为研究对象，进行综合的想象与分析，为设计提供新的思想、新的方法，利用创造性思维把自然界有形和无形的规律表现出来的学科。1．仿生设计是使现代工业设计能够更好的满足市场的需要仿生设计对丰富多样的自然生物的模拟与创造，带来了设计丰富多样的设计产品，为市场和消费提供了更多的选择性。仿生设计促进了现代工业设计的更新与发展。现代设计一直以来注重产品的功能价值，推崇功能主导形式主义设计观。而仿生设计运用形态主导产品设计，是产品更具视觉冲击力和美感特征，使生产出的产品更具市场竞争力。同时仿生设计还表现了丰富的文化、趣味和情感意象，给予更符合人性化的特点，使人们在购买的同时还感受到了快乐，感受到了趣味无限的感觉。仿生设计借助于其他的科学的研究成果，在其基础上发挥想象的空间，把艺术与科学紧密的结合在一起，将仿生设计推向了更高的一个层次，使其发展更具科学性，在计中更增加了影响力。 2．仿生设计是促进人与自然和谐统一的需要仿生设计可以说是现代设计发展的一大进步，它是将大自然的美以设计的表现形式在人类生存方式中的反映。加强仿生设计的训练与完善，将其运用到人 们生活的各个方面，把人类与大自然紧密结合起来，已经是现代社

会的必然需要。实际上，大自然的奥秘无穷无尽。自然界的万物的形成和变化都是遵循着自然的规律而变化的，人也不例外，仿生设计就是把人和自然界的其他的生物相结合而产生并发展的，所以仿生设计也是遵循着自然发展的规律的。仿生设计以它独有的设计观念与设计方法，不断去探索人与自然的关系。坚持体现人类对现实世界的好奇心和对反映现实世界形象的执着追求，以至达到人类社会与自然达到高度的和谐统一。 二、仿生设计的产生发展过程 仿生学的诞生与发展过程分为4 个时期:仿生学萌芽时期;仿生学建立时期;仿生学巩固时期;现代仿生学时期。 1仿生学的萌芽时期(远古时代至1940 年) 在人类文明的早期,为了生存,人类不得不对其赖以饱腹的动植物的生活习性以及周围世界的各种自然现象进行观察。因此,从远古时代起,人们实际上就已在从事仿生学工作。 2 仿生学的建立时期(1940～1960 年) 20 世纪40 年代,工程技术领域中出现了调节理论,人们开始在一般意义上把生物与机器进行类比,认识到二者具有自动调节系统。。随着“信息论”和“控制论”这两门学科的结合与渗透,人类就为自已找到了一条新的技术发展道路———向生物界索取设计蓝图,并于1960 年9 月诞生了一门新的交叉科学———仿生学 3 仿生学的巩固时期(1960～1990 年)

仿生学应用综述

仿生学应用综述 仿生学是一门既古老又年轻的学科。人们研究生物体结构与功能的工作原理，并根据这些原理发明出新的设备和工具，创造出适用于生产，学习和生活的先进技术。某些生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。例如关于信息接受（感觉功能）、信息传递（神经功能）、自动控制系统等，这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。 仿生学也被认为是与控制论有密切关系的一门学科，而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较，进行研究和解释的一门学科。 仿生学在很多方面都有应用，对当今的科学技术发展提供了源源不断的动力。以下就是一些精彩的案例。 我们学校以纺织专业著称，而一种好的纺织材料是大家都追求的。在这方面，科学家也进行过研究。比如， 蜘蛛丝仿生材料概述及应用 采用仿生学原理, 设计、合成并制备新型仿生材料是近年来快速发展的研究领域.天然蜘蛛丝是一种生物蛋白弹性体纤维, 具有高比强度(约为钢铁的5倍)、优异弹性(约为芳纶的10倍)和坚韧性(断裂能为所有纤维中最高), 为自然界产生最好的结构和功能材料之一, 它在航空航天、军事、建筑及医学等领域表 现出广阔应用前景.受自然界蜘蛛丝启发, 天然蜘蛛丝仿生材料 的研究迎来了机遇, 同时也给人们展示了许多新颖的仿生设计

方法。1.材料学院无机非1302班武艳琪1310220226。 生活中一些微不足道的事物也会成为仿生学的应用。比如小小的苍蝇。苍蝇为人类做出了的伟大的贡献。令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。另外苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是个“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶2. 39

14种最巧妙的仿生设计

14种最巧妙的仿生设计 人类科学，很大程度上说其实是仿生学，从飞机到潜艇，这些都是科学家根据自然界某些动物的某些特殊技能仿制而出，然后再加以天才的改进。仿生学的成果随处可见，下面博闻网就为您盘点世界14种最巧妙的仿生设计： 1.仿象鼻机器臂 随着电脑技术的发展，电脑控制的机械臂也越来越复杂和灵巧，开始向伸缩性和柔韧度的方向发展。德国工程公司Festo根据象鼻子的结构，创造了这种新式的机械臂，先进的设计能使它灵活地搬运沉重的货物，并进行伸缩和弯曲。 2.蝙蝠翼太阳能侦察飞机

蝙蝠无意间成了政府特务机关的灵感来源。美国军方委托密歇根大学工程系开发了这款名为COM-BAT的侦察飞机，它透明的头部装有太阳能电池板，展开后6英寸的翅膀看起来就像飞翔的蝙蝠。这架飞机仅适用1瓦特的点就能手机大量的间谍数据。 3.鸟类头骨结构建筑材料

“头骨一般是质量很轻且耐冲击性极强的结构，因为它们保护着动物身上最重要的器官。这种性能和物理属性能够应用在建筑设计和结构上。”建筑师Andres Harris坚信这一点。他正在研究将动物骨骼，尤其是鸟类头骨结构应用在节能生物建筑材料上。他同样相信鸟类头骨结构可以应用在汽车构造上。 4.仿翠鸟鸟喙的新干线列车车头

翠鸟从空中迅速扎入水中，却不会制造出很大声响，这得益于它尖尖的鸟喙结构。这种形状激发了工程师和鸟类爱好者Eiji Nakatsu的灵感，用来解决日本新干线列车讨厌的毛病——当它高速经过隧道时，车头形成的风墙总会发出打雷一样的声音，而且还减慢了列车的速度。而将翠鸟鸟喙形状应用于列车车头，不仅解决了噪音的问题，还可以将列车燃料使用效率提高20% 5.仿猫脑智能电脑 近些年来电脑技术是在不断发展，但即使是最先进的超级电脑也无法解决辨识人脸的难题。在这点上，它们还不如猫的大脑。研究发现，这个问题之所以存在，是因为电脑是用线性的方式编码，不像生物大脑同时可以处理许多事情。由于研究人类大脑还不现实，科学家打算模仿猫的大脑大脑记忆和学习的方式开发智能电脑。

仿生学现状及其对科技发展的影响

2009 年春季学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目:机械工程专题讲座 学生所在院（系）:机电工程学院 学生所在学科:机械设计及理论 学生姓名:李鹏飞 学号:08S008257 学生类别: 考核结果阅卷人

仿生学现状及其对科技发展的影响 仿生学一词最早是在1960年由美国人斯蒂尔(Jack Ellwood Steele)取自拉丁文“bios“(生命方式)和词尾“nic“(具有……性质的)合成的。仿生学可以这样定义：研究生物系统的结构、性状、原理、行为以及相互作用从而为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学。仿生学（Bionics）是生命科学与机械、材料和信息等工程技术学科相结合的交叉学科，具有鲜明的创新性和应用性。仿生学的目的是研究和模拟生物体的结构、功能、行为及其调控机制，为工程技术提供新的设计理念、工作原理和系统构成。人类进化过程中，通过不断地模仿自然，提升生产能力。仿生的领域和技术随着时代的前进而发展。许多影响人类文明进程的重大发明都源于仿生学。例如：模仿蜘蛛织网捕鱼，模仿游鱼制造舟楫，模仿飞鸟发明飞机……。1960年美国人斯蒂尔根据拉丁文构成Bionics一词，同年召开了全美第一届仿生学讨论会。这标志着现代仿生学的开始。 仿生学具有自己独特的研究方法：一般来讲，工程和生产实践提出技术问题，有针对性地借鉴某种生物体的某些结构的功能，研究并简化其结构、功能和调控机制，择其有用制备出物理模型，建立数学模型。在有用和可用的前提下，采用技术手段，依据数学模型，制备实物模型，最终实现对生物系统的工程模拟。仿生学的发展依赖于生物学和工程技术科学的发展；仿生学的发展也促进了生物学科和工程技术的发展。 现状 仿生学的研究和应用在国内外都得到极大的关注和蓬勃的发展。为迎接全球性竞争和挑战，我国科技专家和决策者在2003年召开了两届香山会议，第214届“飞行和游动生物力学和仿生应用和第220届“仿生学的科学意义与前沿”。国内许多科研机构和大学都相继成立了仿生学研究所和研究室。科学家们正带着自动控制、能量转换信息处理、力学模式和材料构成等大量技术难题到生物系统中去寻找启迪。机器人技术的发展很好地体现了仿生应用的理念。早期的机器人主要是模拟人的重复性劳

仿生机器人的研究现状及其发展方向

第36卷第6期 上海师范大学学报(自然科学版)Vol.36,No.6 2007年12月 Journal of Shanghai Nor mal University(Natural Sciences)2007,Dec. 仿生机器人的研究现状及其发展方向 王丽慧,周　华 (上海师范大学机械与电子工程学院,上海201418) 摘　要:随着机器人智能化技术的进步,机器人应用领域的拓展,仿生机器人的研究正在引起世界各国研究者的关注.主要对仿生机器人的国内外研究状况进行了综述并对其未来的发展趋势作了展望. 关键词:仿生机器人;研究现状;发展方向 中图分类号:TP24 文献标识码:A 文章编号:100025137(2007)0620058205 人们对机器人的幻想与追求已有3000多年的历史,人类希望制造一种像人一样的机器,以便代替人类完成各种工作.1959年,第一台工业机器人在美国诞生,近几十年,各种用途的机器人相继问世,使人类的许多梦想变成了现实.随着机器人工作环境和工作任务的复杂化,要求机器人具有更高的运动灵活性和在特殊未知环境的适应性,机器人简单的轮子和履带的移动机构已不能适应多变复杂的环境要求.在仿生技术、控制技术和制造技术不断发展的今天,仿人及仿生物机器人相继被研制出来,仿生机器人已经成为机器人家族中的重要成员. 1　仿生机器人的基本概念 仿生机器人就是模仿自然界中生物的外部形状、运动原理和行为方式的系统,能从事生物特点工作的机器人.仿生机器人的类型很多,主要为仿人、仿生物和生物机器人3大类.仿生机器人的主要特点:一是多为冗余自由度或超冗余自由度的机器人,机构复杂;二是其驱动方式有些不同于常规的关节型机器人,通常采用绳索、人造肌肉或形状记忆合金等驱动. 2　仿生机器人的国内外研究现状 2.1　水下仿生机器人 水下机器人由于其所处的特殊环境,在机构设计上比陆地机器人难度大.在水下深度控制、深水压力、线路绝缘处理及防漏、驱动原理、周围模糊环境的识别等诸多方面的设计均需考虑.以往的水下机器人采用的都是鱼雷状的外形,用涡轮机驱动,具有坚硬的外壳以抵抗水压.由于传统的操纵与推进装置的体积大、重量大、效率低、噪音大和机动性差等问题一直限制了微小型无人水下探测器和自主式水下机器人的发展.鱼类在水下的行进速度很快,金枪鱼速度可达105k m/h,而人类最快的潜艇速度只有84km/h.所以鱼的综合能力是人类目前所使用的传统推进和控制装置所无法比拟的,鱼类的推进方式已成为人们研制新型高速、低噪音、机动灵活的柔体潜水器模仿的对象.仿鱼推进器效率可达到70%～ 收稿日期:2007209222 基金项目:上海师范大学理工科校级项目(SK200733). 作者简介:王丽慧(1972-),女,上海师范大学机械与电子工程学院副教授.

仿生学对人类会发展的贡献

仿生学对人类社会发展的贡献 一、仿生学的概念 所谓“仿生”，顾名思义就是向生物学习、模仿或取得启示，仿造各种生物的优点以用在人类科学技术的创造或改进上。仿生学一词是1960年由美国.斯蒂尔提出的。他认为“仿生学是研究以模仿生物系统的方式、或是以具有生物系统特征的方式、或是以类似于生物系统方式工作的系统的科学”。尽管人类在文明进化中不断从生物界受到新的启示，但仿生学的诞生，一般以1960年全美第一届仿生学讨论会的召开为标志。 仿生学的研究范围主要包括①力学仿生：研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质，以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。②分子仿生：研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成等。③能量仿生：研究与模仿生物电器官、生物发光、肌肉直接把化学能转换成机械能等生物体中的能量转换过程。④信息与控制仿生：研究与模拟感觉器官、神经元与神经网络、以及高级中枢的智能活动等方面生物体中的信息处理过程。此外，它还研究与模拟体内稳态，运动控制、动物的定向与导航等生物系统中的控制机制，以及人---机系统的仿生学方面。人工智能和智能机器人研究的仿生学方面---生物模式识别的研究、大脑学习、记忆和思维过程的研究与模拟，生物体中控制的可靠性和协调问题等---是仿生学研究的主攻方面。 因此仿生学就是人类在认识自然和改善自然的过程中，通过科学的探索和研究，模仿自然界中一些生物的特殊本能的原理，来解决某些人类传统认识无法解决的一些疑难现象的一门高科技边缘科学。 二、仿生学的历史贡献 仿生学在人类历史发展过程中所做出的贡献可谓源远流长。尤其是近几个世纪，仿生学在军事、医学、生物、电子等高端技术领域的应用更是给人类的发展带来了创新革命。 在军事上，模仿野猪嘴发明的防毒面具，模仿海豚皮肤的沟槽结构，应用于船舰外壳上，可减少航行湍流，提高航速。模仿鸟类滑翔原理发明飞机；模仿“莲花效应”将其应用于飞机表层、汽车外壳达到自清洁的目的；模仿苍蝇等昆虫的视觉原理研制智能武器和仿生眼等；在医学上，根据苍蝇在细菌环境中生存的原理研制出的免疫抗菌剂，模拟人体器官设计出各种仿生器官用于医学手术中等等；在生物上，屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲、船桨模仿鱼的鳍、锯子学的是螳螂臂，

仿生材料学

仿生材料学 自然界中的动植物经过45亿年物竞天择的优化，其结构与功能已达到近乎完美的程度。由于仿生材料的优良特性，在世界各地各个领域得到了广泛的应用。所以，如何以材料的观点研究生物材料的结构和功能特点，并且用以设计和制造先进的复合材料是当前国际上材料研究的一大热点。 仿生材料是指模仿生物的各个特点或特性而研制开发的材料。通常把仿照生命系统的运行模式和生物材料的结构规律而设计制造的人工材料称为仿生材料。而仿生材料的设计不仅要模拟生物对象的结构，更要模拟其功能。将材料科学、生命科学、仿生学相结合，对于推动材料科学的发展有重大意义。 如今仿生材料的应用非常广泛。在医学、能源、建筑、军事等领域都有应用。可以说，仿生学已经融入到我们的生活中了。就拿我们材料成型专业来说，对于汽车外壳的设计就要用到仿生学，通过模仿鸟的流线体型可以达到减小阻力的目的，这样设计出来的车子能够跑得更快，耗能更少。受自然界荷叶效应的启发，通过在漆膜表面喷砂，植入纳米二氧化硅低表面能氟修饰获得了表面均匀程度良好的超疏水表面，这种表面很好的起到了荷叶“出淤泥而不染”的特性，有着很好的防水性能和清洁性能。现在的高强度材料就是运用了仿生学的原理，模仿蜂房的形状，做出的材料结构不仅强度高，塑性也非常好，有些仿生材料的强度甚至比钢铁还强几百倍。蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片，这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时，鳞片自动张开，以减少阳光的辐射角度，从而减少对阳光热能的吸收；当外界气温下降时，鳞片自动闭合，紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把体温控制在正常范围之内。科学家经过研究，为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。这些都是材料仿生的应用，可以说材料仿生学小到普通人的生活，大到宇宙开发探索都起着重要的推动作用。 大自然向人类展示着精妙绝伦的生命形态和绚丽多姿的悦人色彩，同时，大自然还无声地阐释了自然界的生存哲学——和谐与共生。这种和谐的设计哲学呼吁人类社会与大自然之间的高度和谐统一，共生的设计哲学则呼吁着人与机器、生态自然与人造自然之间合理的建构。因此，要学会师法自然的仿生性设计思维，创造人、自然、机器和谐共生的对话平台。仿生设计的应用有着巨大的潜力和发展前景，随着科学的高速发展和人们对自然界认识的不断提高，将会有更多的仿生发明应用科技领域。 重视并创新仿生学，是提升科学技术原始创新能力的一个重要方向。仿生学将为我国科学技术创新提供新思路、新原理和新理论。为适应我国科学和技术源头创新的需要，进一步推动我国经济和社会实现跨越式发展，我们材料学者应以积极主动的姿态学习世界前沿的科学知识，开发出更有前景、更有科技含量的仿生材料。

仿生学

1、1体温得测量方式及正常值 生命指征得定义 三种测量体温得方法:1、口测法2、肛测法3、腋测法 体温正常变化范围 体温异常 发热程度 1、1、2仿生学得起源 1、2仿生学得诞生 仿生学得定义就是1960年提出 1、3仿生学与科技创新得关系 仿生学就是科学与技术原始创新得不竭动力。 1、4、1仿生需求(一) 仿生需求:1、健康需求2、军事需求3、发展需求4、精神需求5、兴趣需求 1、4、2仿生模本(二) 仿生模本:1、生物模本2、生活模本3、生境模本 1、4、3仿生模拟(三) 仿生模拟:1、形似模拟2、神似模拟 1、4、4仿生制品(四) 仿生制品:1、非生命得仿生制品2、生命零部件得仿生制品 第二章从灵感到制造得创新过程——仿生学得研究方法 2、1生物模本分析 生物体→生物模型→数学模型→实物模型→技术装置 问题提出→典型生物体分析→建立生物原型 2、2仿生原理分析 仿生原理分析: 形态、成分、生物电、分泌物、弹性与柔性、生物活性 2、3实物模型建立 实物模型建立: 1、建立数学模型:数理统计、有限元、试验优化、分形分维、灰度分析、层次分析、动态过程、模型分析 建立实物模型:推土部件、铲装部件、耕作部件、储运部件 建立实物模型:推土部件(推土铲、推土板) 铲装部件(挖斗、铲斗) 耕作部件(犁壁、深松铲) 储运部件(步行轮、气垫车、驼蹄轮胎、自卸车箱) 第三章适者生存——军事仿生 3、1、1仿生武器装备1 军事仿生学研究方法(3阶段,3研究方法) 生物结构与兵器制造; 1、模仿生物得生物结构制造十八般武器:刀、戟、抓鞭与锏 3、1、2仿生武器装备2 飞机与鸟与昆虫蜻蜓可作长时间得悬停,苍蝇可以随意转变方向每根羽毛有专属得肌肉,鸟得喙就是中空得,鸟类全身设计都就是为了飞行 奥拓利林塔尔:滑翔机之父莱特兄弟1903年:飞行一号信天翁;展翅比飞机震颤问题军用飞机:歼击机、轰炸机,无人机 3、1、3仿生武器装备3 潜艇与鱼与海兽下潜与上浮水母,乌贼,鱼最初就是在水柜里冲水戴维布什内尔:美国第一潜艇Tuetle(1776) 富尔顿(1801—法)鹦鹉螺号动力: 人力电动机—柴油/汽油发动机速度与动力利用效力海豚:外表皮层,乳突在真皮层, 40~48公里每小时,70~100公里每小时冲

仿生设计的历史

一、仿生设计的历史 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。 生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。 人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。 在我国，早就有着模仿生物的事例。相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害。 我国古代劳动人民对于绚丽的天空、翱翔的苍鹰早就有着各种美妙的幻想。根据秦汉时期史书记载，两千多年前，我国人民就发明了风筝，并且应用于军事联络。 春秋战国时代，鲁国匠人鲁班，首先开始研制能飞的木鸟；并且他从一种能划破皮肤的带齿的草叶得到启示而发明了锯子。 我国古代劳动人民对水生动物——鱼类的模仿也卓有成效。通过对水中生活的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。 外国的文明史上，大致也经历了相似的过程。在包含了丰富生产知识的古希腊神话中，有人用羽毛和蜡做成翅膀，逃出迷宫；还有泰尔发明了锯子，传说这是从鱼背骨和蛇的腭骨的形状受到启示而创造出来的。 一八ОΟ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。 在一战期间，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。 青蛙是水陆两栖动物，体育工作者就是认真研究了青蛙在水中的运动姿势，总结出一套既省力、又快速的游泳动作——蛙泳。 为潜水员制作的蹼，几乎完全按照青蛙的后肢形状做成，这就大大提高了潜水员在水中的活动能力。 二、仿生设计学的研究内容 1、形态仿生设计学 研究的是生物体（包括动物、植物、微生物、人类）和自然界物质存在（如日、月、风、云、山、川、雷、电等）的外部形态，如何通过相应的艺术处理手法将之应用与设计之中。

仿生学-人类通过从动物身上得到的启发发明了很多东西

仿生学-人类通过从动物身上得到的启发发 明了很多东西 动物和人有着千丝万缕的联系，“仿生学”就是人类从动物身上获取灵感进行创造发明的一门先进科学。人类通过从动物身上得到的启发发明了很多东西。 小巧的蜂鸟不仅能垂直起落，而且在吮吸花蜜时能取直立姿势，悬在空中进退自如；野鸭能悠然自得地飞行在9500米的半高空；鸽子能够感受地震；海鸥、信天翁这些海鸟却可以通过眼睛附近一条盐腺把喝下去的海水中的盐分排出；鹰在高空具有超强的视力…… 那么，人类能从鸟类身上模仿出这些功能吗？ 从始祖鸟的出现到现在，在这亿万年的漫长进化过程中，鸟类形成了许多卓有成效的导航、识别、计算、能量转换等系统，其灵敏性、高效性、准确性、抗干旱性都另人惊叹不已。人们研究这些结构和功能原理并加以模拟，用来改善现有的或创造新的机械、仪器、工艺，这就是仿生学研究的一项重要内容。 仿生学是1960年正式诞生的一门综合的边缘科学。目前，仿生学的研究，着重了下列几个方面。

感觉器官的访生。根据生物的感觉器官，来研制能够接受、记录和测定信号的装置。特别是各种有关视觉、听觉、嗅觉、触觉以及包括冷热、酸痛、振动和平衡等等感觉方面的新颖传感器。生物的各种感觉器官，经过千万年的锤练，无论在选择性、适应性、灵活性、灵敏度、抗干扰性、微型化等方面，和我们目前各种自动装置中的传感器相比较，都优越得多。 自组织系统和神经元的访生。主要是为了研制新颖的自动控制系统。生物控制器官的研究，重点是大脑系统，揭开它的秘密，对创造人工的信息发射、按收、传送、加工和贮藏等装置，是非常有益的。 生物运动器官的仿生。例如肌肉是一个高效率的发动机，它把化学能变换为机械能，其效率在80%左右，而近代汽轮发电机系统的效率—殿只在40%左右。据报道，一种用聚丙烯酸制成的“人造肌肉”已经问世，它的应用远景是广阔的，如用于宇航来控制宙飞船；通过人造肌肉，也可以利用河水与海水之间存在着的天然的化学能差，来获得大量的廉价的机械能。 生物力学的仿生。科学工作者在研究鸟类、昆虫、鱼类等结构的基础人已经创造了模拟各种生物在陆上、空中、水里的运动器官。如可供实用的扑冀机；模仿膝关节的液压系统；能提高鱼雷航速的人工

仿生蜘蛛机器人的设计与研究

毕业设计（论文）仿生蜘蛛机器人的设计与研究 姓名：寇艳虎 学号： 专业：机械工程与自动化 系别：机械与电气工程系 指导教师：孔繁征 2021年4月

摘要 本文总结了背景和目标,仿生蜘蛛机器人的简单介绍。通过研究机器人的六足仿生的运动,这种设计已确定脚结构,使用3自由度的分析实现向前运动,把运动的机器人。想象的组件和装配映射仿生蜘蛛机器人以与相关部件的检查,确保机械设计的可行性都包含在总设计。 关键词：仿生；机器人；机构

ABSTRACT The paper has summarized the background and the goal of its topic and has made the simple introduction of the bionic hexapod robot. Through the research of the motion of the six feet of the robot, This design has determined the foot structure，using the analysis of 3 degrees of freedom realizes the forward motion and turning motion of the robot . Picturing of the component and assembly mapping of the bionic hexapod robot as well as the inspection of related parts which ensures the feasibility of the machinery design are both included in the total design. KEYWORDS：bionics ；hexapod robot ；machinery

关于家具设计中的仿生设计

关于家具设计中的仿生设计 1．仿生家具设计介绍 仿生学bionics是在具有生命之意的希腊语bion上，加上有工程技术涵义的ics而组成的词，大约从1960年才开始使用。生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的一门学科。仿生设计则是在仿生学的基础上发展起来的。它以仿生学为基础，通过研究自然界生物系统的优异功能、形态、结构、色彩等特征，并有选择性的在设计过程中应用这些原理和特征进行设计。仿生家具设计以单纯质朴的自然意象延伸了人们的心灵空间，沟通人与自然的深层本质关系，同时追求自然生命的有机性质，设计出具有现代审美观念的家具产品。 2．仿生家具设计简要分析 大自然中万事万物的空间形态、结构、特征，都是生命本能地适应生长、进化环境的结果，在仿生形态的学习、研究中，从以下几个方面探索仿生形态解决设计产品问题的方法：①按生物所属种类来划分，有5种仿生方法，它们是动物仿生、植物仿生、昆虫仿生、人类仿生和微生物仿生。②按生物系统特征来划分，有3种仿生方法，它们是形态仿生、装饰仿生和结构仿生。③按模仿的逼真程度可分为具象仿生和抽象仿生。④按模仿的完整性可分为整体和局部仿生⑤按模仿生物的态势可划分为动态仿生和静态仿生。 德国著名设计大师路易吉·科拉尼曾说：“设计的基础应来自诞生于大自然的生命所呈现的真理之中”。这话道出了自然界是蕴含着无尽设计宝藏的天机。归纳现代家具设计中的仿生，其主要表现在以下几个方面： 2.1形态的仿生 形态从其再现事物的逼真程度和特征来看，可分为具象形态和抽象形态。 1）具象形态的仿生 具象形态是透过眼睛构造以生理的自然反应，诚实地把外界之形映入眼睛膜刺激神经后感觉到存在的形态。它比较逼真的再现事物的形态。由于具象形态具有很好的情趣性、可爱性、有机性、亲和性、自然性，人们普遍乐于接受，在玩具、工艺品、日用品应用比较多。但由于其形态的复杂性，很多工业产品不宜采用具象形态。具体的形态仿生也是在家具设计中比较多采用的仿生设计方式。 2）抽象形态的仿生 抽象形态是用简单的形体反映事物独特的本质特征。此形态作用于人时，会产生“心理”形态，这种“心理”形态必需生活经验的积累，经过联想和相象把形浮现在脑海中，那是一种虚幻的，不实的形，但是这个形经过个人主观的喜怒哀乐联想所产生的形变化多端、色彩丰富，这与生理上感觉到的形大异起趣。例如孔雀椅的靠背提取孔雀开屏时的产生的“心理”形态，简化形态元素，设计出让人耳目一新的家具产品。

仿生学论文

内容摘要：自然界生物在漫长的进化过程中优胜劣汰，为了生存、自卫、竞争和发展的需要，强化了许多优异的结构和特殊功能，值得人们在军事上很好地借鉴并发挥。军事研究仿生学就是模仿生物系统的原理来建造先进军事装备技术系统或者使人造军事装备技术系统具有生物系统特征的一门科学。 关键词：仿生学仿生设计军事 早在远古时期，人类就从自然生态系统中领悟到自身生存、发展和进步的真谛，蒙昧时代进入文明时代就是在模仿和适应自然规律的基础上发展起来的。回顾世界文明史，人们很早就留下了模仿自然生态的痕迹，人首龙身、羽化飞升等大量事例记述了人们对自然生命形态和功能创造性的模仿。 人类师法自然思维由来已久，这便促成了仿生学的诞生。仿生学是研究生物系统的结构和性质以为工程技术提供新的设计思想及工作原理的科学，属于生物科学与技术科学之间的边缘学科，其目的就是分析生物过程和结构，并将结果用于未来的设计。 仿生学思想是建立在自然进化和共同进化基础上的，人类所从事的技术就是为使其达到互相间的协调，而模拟生物适应环境的功能无疑是一个好途径，恰似“桥梁”和“纽带”，连接着生物科学与技术科学。人们向生物系统索取设计蓝图，使军事、化工、机械、建筑等科学领域发生了根本性的变化，新事物层出不穷：从雪地行走的企鹅，人们发现了越野汽车；利用六角形结构蜜蜂窝，生产出了蜂窝材料；从青蛙突出的眼睛，制造了电子蛙眼等。 在工业化进程加速的基础上，仿生学已被广泛应用到社会生产、生活的各个方面，仿生学的相关设计开始占据举足轻重的地位，人们由此得出仿生设计学（Bionics Design）。仿生设计学是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴学科，它与原有的仿生学成果应用不同，是以自然界万事万物的 “形”“色”“音” “功能”“结构”等为研究对象，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的原理和方法。从某种意义讲，仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展，作为人类社会生产活动与自然界的契合点，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。 随着时代发展与变化，军事仿生设计越来越受到人们的关注。 在漫长的进化过程中，生物为了生存、自卫、竞争和发展的需要，逐渐形成了许多优异的结构和特殊功能，值得人们在军事研究中很好地借鉴。军事仿生学就是模仿生物系统的原理来建造先进军事装备技术系统或者使人造军事装备技术系统具有或类似于生物系统特征的一门科学。随着人类科学技术的进步，军事仿生学的研究范围越来越广泛，已经渗透到与军事相关的各个领域，只要生物界具有的优异之处而军事装备上又很需要的，都值得军事研究人员去揣摩、模仿。 仿生设计在军事上的成功应用有很多例子。如猫的眼睛与夜视仪。漆黑的夜晚，猫能清楚地观察老鼠的一举一动并敏捷地抓住它，其原因在于猫眼的视网膜上具有圆锥细胞和圆柱细胞，圆锥细胞能感受白昼普通光的光强和颜色，圆柱细胞能感受夜间的光觉。一般只能在白天活动的动物如鸟、鸡等，它们的视网膜中常常只有圆锥细胞；而另一些只能在夜间活动的动物如猫头鹰，其视网膜上只有圆柱细胞。此外，猫眼还有一个特点，在它感受弱光时，瞳孔能够随着光

仿生材料研究与进展 王一安 刘志刚

齐齐哈尔大学 综合实践课程论文 题目仿生材料研究进展 学院材料科学与工程学院 专业班级无机非金属材料工程无机112班 学生姓名王一安刘志刚 指导教师李晓生 成绩 2014年 5月9 日

仿生材料学研究进展 摘要：仿生材料学以阐明生物体材料结构与形成过程为目标,用生物材料的观点来思考人工材料,从生物功能的角度来考虑材料的设计与制作。仿生材料的当前研究热点包括贝壳仿生材料、蜘蛛丝仿生材料、骨骼仿生材料、纳米仿生材料等,它们具有各自特殊的微结构特征、组装方式及生物力学特性。仿生材料正向着复合化、智能化、能动化、环境化的趋势发展,给材料的制备及应用带来革命性进步。 关键词：表面仿生超疏水材料、聚乙烯三元复合仿生材料、植物叶片仿生伪装材料、仿生层状结构壳聚糖医用材料 Abstract:The“biomimeticmaterialsscience”formedbytheintersectionofmaterialscien ceandlifesciencehasgreattheoreticalandpracticalsignificance.Biomimeticmaterialsscie ncetakesmaterialstructureandformationastarget,considersartificialmaterialattheviewof bio2material,exploresthedesignandmanufactureofmaterialfromtheangleofbiologicalfu nction.Atpresent,thehotresearchesonbiomimeticmaterialsscienceincludeshellbiomime ticmaterial,spidersilkbiomimeticmaterial,bonebiomimeticmaterial,andnano2biomimet icmaterial,etc.whichhavetheirownspecialmicro2structuralcharacteristics,formationstyl e,andbio2mechanicalproperties.Biomimeticmaterialsaredevelopingtowardscompound ,intellectual,active,andenvironmentaltendency,willbringrevolutionaryimprovementfor manufactureandapplicationofmaterial,andwillchangegreatlythestatusofhumansociety. Keywords:Bionics,Materialsscience,Review 1.前言 仿生材料学以阐明生物体材料结构与形成过程为目标,用生物材料的观点来思考人工材料,从生物功能的角度来考虑材料的设计与制作。仿生材料的当前研究热点包括贝壳仿生材料、蜘蛛丝仿生材料、骨骼仿生材料、纳米仿生材料等,它们具有各自特殊的微结构特征、组装方式及生物力学特性。仿生材料正向着复合化、智能化、能动化、环境化的趋势发展,给材料的制备及应用带来革命性进步。

仿生设计

第一章绪论 1.1 课题研究的背景和意义 人类的优点和缺点都是想改造周围的一切，随着时代频率的加快，越往前走，遇到的问题可能就越多，这就促使我们以更科学、更合理系统的态度去认识并解决问题。如今我国的工业水平以相当快的速度在发展和进步，这为很多企业带来机遇的同时也使行业之间的竞争更加激烈。为了解决这种激烈竞争的局面，许多企业开始把创新作为设产品设计的主要目标，而产品要实现创新，必须依托于正确的设计方法，针对不同类型的产品，设计方法也有所区别，加之我国工业发展内容的多样化，所以衍生出了许多类型的设计方法。在众多设计方法中，仿生设计作为一种以模仿自然生物的属性为途径的设计方法为人们所熟知[1]。 产品类型的丰富多样使得产品的仿生设计必须迎合产品的变化，所以仿生设计不仅属于一种创造性工作，其本身也具有一定的灵活性，而我国工业发展起步较慢，许多生产工工艺与技术还不够完善，所以使仿生设计的应用受到了限制，再加上人们对设计的认识不足，导致我们对设计的探讨与研究还不够深入，国内对设计实质的理解，从管理部门到各个生产企业都认为设计的主要工作是对产品进行外在的美化，用新颖的造型来引起消费者的注意，进而完成产品的创新[2]。而仿生设计本身所具有的设计特点，能够让产品通过外观使消费者与自然产生很好的共鸣，所以这种基于形态的仿生设计开始被设计师大范围的应用与产品设计当中，逐渐形成了以外部形态仿生为主的仿生设计方法，常用的有：比例法、线条法、形态特征法等[3][4]。 虽然在相关的设计方法已经较为成熟，但是以产品外型为主的形态仿生设计在内容上较为单一，人们就线条谈线条，着眼于形式法则与美学规律的探索，而忽略了跟人有关的设计影响因素，人、产品、环境三者之间的矛盾未得到彻底解决。同时由于我国对设计推广的力度还不够，导致许多企业在生产过程中至追求产量与效率，导致许多产品出现抄袭、模仿的现象，这也间接的阻碍了创新设计的发展。由于设计高度依赖于科技水平，国外先进的制造技术保证了创新性产品的实现性，而生物学、物理学、工程学、电子学及计算机水平的高度发展，也为更深层次的设计创新提供了可能性。这就为产品进行多元化的仿生设计创造了一个良好的条件，使设计师能更加自由的从功能、结构及形态方面对产品进行设计改进[5]。例如宝马汽车通过模仿猎豹、大象等生物特征使汽车外观看起来更加的灵动、大气为人们所喜爱，模仿海葵和水母的附着优势所设计的镁铝合金为车身减少了10公斤的重量，汽车底盘、悬挂设计和后轴结构上的技术原理则来自于袋鼠育儿袋的思想。这些自由设计的背后离不开先进制造技术的支持，宝马公司的一些加工工艺至今位列世界顶尖，许多企业也只能望其项背[6]。 本课题所提出的基于产品基因的仿生设计方法，在于改变以往只注重形态仿生的设计，利用产品基因较为全面的分析方式，将产品功能、结构等经常被仿生

仿生学的例子

仿生学的例子 1。由令人讨厌的苍蝇，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。 2。从萤火虫到人工冷光； 3。电鱼与伏特电池； 4。水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，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。 5。人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。 电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。 6。根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。 7。模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。 8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器——步行机。 9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 11。船桨模仿的是鱼的鳍。 12。锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。 13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。 15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。 16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 好运 生物学家通过对蛛丝的研究制造出高级丝线，抗撕断裂降落伞与临时吊桥用的高强度缆索。船和潜艇来自人们对鱼类和海豚的模仿。 响尾蛇导弹等就是科学家模仿蛇的“热眼”功能和其舌上排列着一种似照相机装置的天然红外线感知能力的原理，研制开发出来的现代化武器。 火箭升空利用的是水母、墨鱼反冲原理。 科研人员通过研究变色龙的变色本领，为部队研制出了不少军事伪装装备。 科学家研究青蛙的眼睛，发明了电子蛙眼。

建筑设计中仿生设计的应用研究

建筑设计中仿生设计的应用研究 发表时间：2019-06-25T15:59:11.960Z 来源：《基层建设》2019年第7期作者：褚杰 [导读] 摘要：建筑仿生设计，是模仿生物的结构，外形，颜色，纹理而设计的作品在展现其实用性功能的同时，又能给人强烈的视觉冲击和美的享受，深受生活在快节奏城市中的现代人群的喜爱。 汉嘉设计集团股份有限公司 310005 摘要：建筑仿生设计，是模仿生物的结构，外形，颜色，纹理而设计的作品在展现其实用性功能的同时，又能给人强烈的视觉冲击和美的享受，深受生活在快节奏城市中的现代人群的喜爱。本文阐述了仿生设计及其其中关系，进一步论述了建筑设计中仿生学的应用。关键词：仿生学；建筑设计；应用 1 仿生设计的概述 仿生设计主要是从人性化的角度对工业设计和技术科学的再整合，无论在物质上，还是在精神上，是对主观与客观，传统与现代，艺术与科学，自然与人类等的多种元素的创新与融合。仿生设计的内容是模仿动物的某些特殊部位或独特的行为结构，进而提取它们独特的线条与结构，加之运用工业设计中机械原理来设计产品，也可以称为设计仿生学，是在设计学和仿生学的基础上，通过“美与力”的转换，发展起来的新兴学科。 2 仿生学与建筑设计的关系 仿生学同建筑设计之间是相辅相成，共同依存的关系。仿生学主要研究生物的一些体征、结构等内容，将这些特征应用到建筑设计中，能够起到丰富和促进建筑设计发展的作用。同时仿生学具有一定的生命体征，能够为建筑设计带来新的活力，进而在满足建筑基本要求的前提下，更好的提升其美学效果，优化建筑整体设计风格，符合时代发展特征。 在近几年的发展中，一些城市的商业街建筑开始将仿生学应用其中，其不仅在外观上能够带给人较大的视觉冲击，在结构造型上，也能够给人们一种耳目一新的感觉，提升整体的审美层次。另外，在建筑设计中应用仿生学概念，还能够为仿生学的发展提供一个更好的平台和方向，实现人、自然和社会三者之间的共同发展，为和谐社会的建设提供帮助。随着社会节奏的加快，人们的生活压力也逐渐增大，对于建筑的要求也更加趋向于同自然之间的连接方面，以缓解发展本身的压力。而通过仿生学的应用，则能够有效的实现这一目标，进而为仿生建筑的进步提供充足动力。 3 建筑设计中仿生学的应用 3.1 建筑形式仿生 现代建筑形式不再仅局限于对美学的表达，也更加追求对现代城市发展趋势的阐述。通过仿生学的应用能够为设计者们提供更多的创作灵感，丰富设计内容，在赋予建筑以灵魂的基础上，给人们不同的视觉享受。从设计手法上来看，目前建筑形式中的仿生学类型，其实际主要可以分为以下两种： 1）象形仿生设计。这种仿生设计方法对自然界的生物体外观进行艺术加工，并将加工后的元素应用于现代建筑设计中。例如，北京的鸟巢体育场就是将自然界的鸟巢直接应用到现实中的典型例子；或者美国芝加哥的玛丽娜城大厦，也是将自然界中玉米的形象应用其中，被人们誉为玉米楼。 2）抽象仿生设计。 抽象仿生设计是在确保建筑外形设计的基础上，赋予建筑更深层次的内涵。可以说这些设计风格是将当地的文化风俗同建筑设计紧密的融合在了一起，进一步凸显了城市的文化。例如，美国的自由女神像，就是直接利用人体艺术形态展现人们对自由、和平的向往；希腊的多利克柱式建筑集中展现了男性阳刚之美，爱奥尼克柱式建筑则体现了女性的阴柔之韵。 3.2 建筑结构仿生 建筑结构仿生设计的应用能够为建筑设计提供更加多变、合理、有效的结构形式，为建筑空间布局和设计提供更多有利条件。现阶段的建筑仿生发展中，建筑结构仿生设计主要有六种形式，分别为筒体结构、螺旋结构、悬索结构、网架结构、壳体结构和膜结构。以下就将对悬索、壳体以及膜结构予以简要分析。 1）悬索结构。这种结构主要应用柔性拉索承受建筑荷载，常用材料有钢丝绳、钢丝束和钢索等，这些材料具有共同的特点，其受拉性较强，故而也可采用其他性能类似的材料。这种结构在体育馆、厂房和桥梁的建设之中应用较为广泛，如生米大桥等。通过拉索自身力学特征的发挥，可以承受桥梁所受到的所有荷载，以此保证桥梁的稳定性。而这一理念的设计灵感则来源于自然界中的蛛丝和藤条。2）壳体结构。壳体结构的灵感主要来源于自然界中蛋壳和贝壳等物质形态，由于这类材料具有壁薄、张力好等特征，在外力的作用下，能够更好的将外力沿着不同方向进行分解，减少破损等问题的出现。将其应用在建筑设计中，能够更好的提高建筑的整体性能和美观度。例如，悉尼歌剧院，一个半径在 75 m 左右的球面上就有近 13 个壳体群，这不仅带给人们不一样的视觉感受，还更好的提高了建筑的实用价值。同时，通过这些蛋壳和贝壳类材料的建筑造型，还可大大增强建筑的独特性，更好的凸显建筑的仿生设计。3）膜结构。由于自然界中存在较多的膜结构，如细胞膜、肥皂泡沫等，而这些膜结构在外力的作用下，能够形成一种胀压模式，保护自身结构的稳定性。将其应用在仿生建筑设计中，能够更好的将外力予以化解，将力均匀的呈现在结构表面上。同时由于膜结构自身的重量较轻，使用的材料也较少，能够有效降低其对地基的压力，保证空间结构的质量。 3.3 建筑功能仿生 建筑功能仿生主要是对自然界中生物的功能原理进行研究，并将其应用在实际建筑中。例如，竹子是一种空心的植物形态，其自身的功能不仅仅是承受自身荷载的一种承重“构件”，也是运输养分的“管道”，竹子的这种结构功能在筒体结构形式的建筑中应用相对广泛。建筑功能仿生以自然界生物功能研究为基础，科学地将原理应用于现代建筑设计中，如竹子是一种空心植物，竹子本身是能够承重的构件，同时其也是运送养料的主要路径。竹子的这种结构特点在建筑设计当中也有着较为广泛的应用。与建筑结构仿生相比，建筑功能仿生起步晚，在仿生建筑设计方面还不够完善，不过随着社会发展以及人们生活质量的提升，其在建筑设计中也将得到更好的应用，而这对增强建筑功能性以及满足人们对物质文化的需求有着显著意义。 3.4 建筑材料仿生 在建筑行业快速发展的今天，建筑材料也得到了一定的进步。建筑材料仿生是通过对自然界中生物躯体结构以及物质形态的仿照，研