仿生設計,可能會把未來的我們變成半機器人

2021-01-07 達寶利

什麼是仿生設計

自古以來,自然界就是人類各種科學技術原理及重大發明的源泉。經過億萬年的進化,生物逐漸具備了適應自然界變化的本領。人類運用其觀察、思維和設計能力,開始了對生物的模仿,並製造出工具,增強了自己與自然界鬥爭的本領和能力。

仿生設計

早期的仿生設計

隨著人類的不斷進化,在我國古代就已經有了仿生設計,春秋戰國時代魯國匠人魯班從能劃破皮膚的帶齒草葉得到啟示而發明了鋸子。古人還通過仿照魚的胸鰭和尾鰭製成雙槳和單櫓,用木材做成魚形的船體。

鋸齒草葉

在外國文明史上,大致也經歷了相似的過程。1800年左右英國科學家、空氣動力學的創始人之一凱利,模仿鱒魚和山鷸的紡錘形,找到阻力小的流線型結構。還模仿鳥翅設計了一種機翼曲線,對航空技術的誕生起了很大的促進作用。

空氣動力測試

人們通過對鳥類飛行器官的詳細研究和認真的模仿,根據鳥類飛行機構的原理,終於製造了能夠載人飛行的滑翔機。在一戰時期,人們從毒氣戰倖存的野豬身上中獲得啟示,模仿野豬的鼻子設計出了防毒面具。

防毒面罩

超科技仿生設計

人類不斷進化的同時也不斷刷新著我們對科技的認知,並且越來越超科技化,這一切離不開仿生學,蝙蝠機器人 BionicFlyingFox 原型是狐蝠,通過集成電子板和外置運動追蹤系統的配合,人造狐蝠能夠在特定空間內實現半自主飛行。

仿生機器蝙蝠上面繃了一層有彈性的翼膜,一直延伸到後肢。它的兩翼展開寬度為 228 釐米,體長為 87 釐米,整體僅重 580 克。專門研製的翼膜通過約 45000 個點緊密地焊接在一起,所以具有足夠的彈性,即使在收起雙翼時,也幾乎沒有褶皺。蜂窩結構可以防止裂紋進一步擴大,即使翼膜出現輕微損傷,仍能繼續飛行。

仿生機器蝙蝠
仿生機器蝙蝠

通過運動追蹤系統和紅外相機以及必要的控制指令,人們可以規劃機器蝙蝠的飛行軌跡,並手動控制它的起飛與降落。

仿生機器蝙蝠

除此之外,美國還研發了很著名的機器狗與極微型偵察機器昆蟲等等。

仿生機器狗
仿生機器昆蟲

現代仿生設計

上面的仿生蝙蝠機器,仿生狗機器等離我們的生活比較遠,其實我們生活中的仿生學隨處可見。飛機,座椅,鞋等等都有著仿生設計的影子。

其實飛機的設計中有很多原理都來源於仿生學,機翼曲線源於鳥類,科學家從蝙蝠身上給飛機安裝了雷達,鷹和隼的身上研發出了如何減小阻力,通過烏賊研發了噴氣發動機,其中還有很多設計仿生於蝴蝶,蒼蠅,鯊魚等等。

飛機

不得不說,飛機的身上可謂到處是「生物」的身影。

黑鳥SR71

就連一些椅子,同樣也是仿生設計,仿生設計為我們帶來了工具,而人體工學設計是為了人的舒適與健康的產物,這兩者結合為人類帶來了科技與健康的結合,我們看到人體工學家具品牌「達寶利」設計的龍骨椅就是人體工學結合仿生設計。

達寶利龍骨椅
達寶利龍骨椅

人在久坐和出現不良坐姿時,腰和脊椎會受到一定擠壓和變形,仿脊椎式座椅就是借鑑人類的骨結構,給你一個承託,讓坐姿更健康更舒適。

達寶利龍骨椅
達寶利龍骨椅

2005年,Vibram首次在美國和歐洲推出Fivefingers(Vibram五指鞋)。堪稱真正的「第二層皮膚」,其個性化的鞋頭就是模仿於人類的五個「腳趾」,五指鞋不僅可以刺激腳底肌肉,促進血液循環,還能改善活動範圍,尤其適合從事徒步旅行、攀爬、健身等運動,是目前世界上唯一能提供赤腳般走路帶來無儘快樂的鞋子。

五指鞋

我們正生活在一個創造性的世界。

END

(本文圖片部分來源於網絡)

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    &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp北航研製成功仿生軟體機器人 形似章魚觸手&nbsp&nbsp&nbsp&nbsp發布時間:2017-03-30 19:24來源:新華社作者
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    以色列本古裡安大學(BGU)研究人員表示,在對蟑螂和蜥蜴運動進行研究之後,他們研發出一種新型手掌大小的高速兩棲機器人,能遊泳、水上跑步以及地面爬行,應對複雜的地理環境。  本古裡安大學機械工程系仿生設計和醫學機器人實驗室從事動物運動研究,並將成果用於仿生機器人開發。