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神奇的仿生学设计:创造生物力学奇迹

时间:2023-10-12 03:43:26

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神奇的仿生学设计:创造生物力学奇迹

大自然在漫长的演化过程中产生出了各种完美而精巧的生物力学奇迹,从一片树叶的微小细胞结构到鲸的巨大尾鳍。所有这些都经过精巧的设计,从而使其在特定的环境条件下发挥出最佳的功效。

因此毫不奇怪的,人类的工程师和设计师们希望能够从大自然中汲取灵感,从而能够设计出更好的建筑,车辆,机器人或是时尚饰品。

以下就列举7种最酷的设计,它们从自然界获取了灵感并将其融入在产品之中。

1、犰狳坚甲与背包

犰狳的背甲非常坚硬但却不丧失其灵活性,因此它不仅可以保护犰狳不受侵害,同时还能确保它平常的行动自如和敏捷身手。于是设计师从中得到灵感,设计了这款别出心裁的背包,既牢固又灵活。

2、壁虎攀爬装置

为何壁虎可以在垂直的表面上攀爬而不会掉下来?秘密就在于覆盖其脚底的细小绒毛。研究人员现在已经成功地模仿壁虎的设计方式,制造出特殊的“壁虎攀爬装置”,其可以让人像壁虎一样在垂直表面攀爬。

3、翠鸟和子弹头列车

作为世界上速度最快的列车之一,日本的新干线子弹头列车外形非常美观实用。高速列车在其最初研制时却曾经被巨大的噪音问题所困扰。最终从翠鸟细长的喙部得到灵感,设计出更加符合空气动力学特性的新型子弹头列车,不仅解决噪音难题,还将列车耗电量降低了15%,速度提升了10%

4、救援用蜘蛛机器人

在灾难现场,救援机器人需要钻入狭窄的空隙去搜寻幸存者并开展救援行动,它必须要在极狭小的空间里行动自如,这对救援机器人的设计提出了极高的要求。然而,自然界中的蜘蛛便是这方面极好的参照对象。德国研究人员已经研制出一种可以在狭窄空间自如展开的蜘蛛形救援机器人。

5、猴面包树和树屋

这是英国设计师安东尼(Antony Gibbon)设计的树屋,其设计理念是让他的树屋看上去与树干本身融为一体,似乎它就是树木本身的一部分。

安东尼在设计他的树屋作品的时候,不仅仅在外观上考虑了与自然环境的匹配性,而且采用了一组支撑物来固定树屋,从而不影响树木的正常生长。

猴面包树和树屋

这种优雅的外形设计灵感来自猴面包树,这种生长在非洲草原上的树木拥有肥大的树干。

猴面包树和树屋

6、感应日夜的人造花

大家都知道在一天之中,向日葵的花盘会跟随太阳的运动而相应转动。这种现象被设计师乔纳森·奥塔注意到了。他设计出一款人造花,中间装了LED灯,使用太阳能供电,其内部还安装有微型活塞系统,运用酒精的蒸发驱动花瓣,使其在白天自动闭合,而在晚上则盛开花瓣并花光。

7、尺蠖仿生爬树机器人

爬树机器人“Treebot”利用触觉感受器感知树干位置并向上攀爬,其工作模式与尺蠖非常相似,即四处探查并判断下一步位置的最佳选择,它甚至还可以携带一定重量的载荷攀爬角度相当大的枝杈。这种机器人的设计目的是代替人去执行一些需要在树干上完成的工作。

尽管使用触觉感受器获得的信息相当有限,但它非常可靠。另外,对触觉信息的处理也要比视觉信息简单的多。

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