结构仿生设计方法及其在机械领域中的应用夏令辉【摘要】在明确结构仿生设计方法的基础上，促进其在机械设计中的广泛应用，有助于提升机械设计的合理性，彰显仿生学的研究价值。本文在对结构仿生设计方法进行综合阐述的基础上，分析了结构仿生设计方法在机械领域中的具体应用，并阐述了结构仿生设计的不足之处及发展趋势，以期为相关人士提供借鉴和参考。【关键词】结构仿生设计；扑翼飞行器；仿生机器人：TH122：A：2095-2457（2018）16-0024-002DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.16.010【Abstract】onthebasisofclearstructurebionicdesignmethod，itcanpromoteitswideapplicationinmechanicaldesign，whichhelpstoimprovetherationalityofmechanicaldesignandhighlighttheresearchvalueofbionics.Basedonthecomprehensiveexpositionofthebionicdesignmethodofstructure，thispaperanalyzesthespecificapplicationoftheStructureBionicDesignMethodinthemechanicalfield，andexpoundstheshortcomingsanddevelopmenttrendofthestructurebionicdesign，inordertoprovidereferenceandreferencefortherelatedpeople.【Keywords】Structuralbionicdesign；Flappingwingaircraft；Bionicrobot0前言随着社会经济的迅速发展和社会生产力水平的进一步提升，仿生设计的重要性被逐渐挖掘出来。在机械设计过程中充分发挥结构仿生设计的优势，有助于促进机械设计理念的创新，对促进人类社会的发展进步大有裨益。基于此，探析结构仿生设计方法及其在机械领域中的应用，具有十分重要的现实意义。1结构仿生设计方法概述众所周知，生物在自然进化过程中会形成独特的生理功能，这也为高新科技术的发展提供了思路，有助于促进机械设计和制造方法的创新。仿生学在创建之初建立在对生物特性的简单模仿上，而随着时间的推移，现阶段，仿生学已经实现了由灵感启迪向研究其自然特性的转变，在对生物特性进行观察和总结的基础上，将其应用于机械设计和制造领域，对促进人类文明的发展进步具有重要帮助。仿生学在相似性理论的引导下，以生物特性为基本依据，应用于机械制造中，有助于提升机械设计的可靠性和合理性，有助于确保机械设计制造原理符合时代发展主流。仿生学不具备明显的边界，具有多学科交叉的特点，加之其适用范围的广泛性，使得难以将其作为一个独立学科进行划分[1]。结构仿生主要是指，在对生物的结构、形态、功能等因素进行深入研究的基础上，了解生物的机理，将生物与机械的总体布局及其构件进行类比分析，明确结构仿生思路并搭建数学模型，并促进其实践应用。通过加大对结构仿生方法的应用力度，能够有效突破传统机械设计制造方法的束缚，提升机械设计的经济性。尽管众多学者已经针对结构仿生设计展开了研究，但大多集中在生物特征领域，并未对结构仿生方法进行研究。例如，田亚峰在对生物样品进行观察的基础上，分析了建立在生物样品基础上的产品设计方法。赵荣珍在综合评价机械设计不同阶段之目标的基础上，精简机械结构的仿生设计方法，但缺乏实例论证。笔者在对上述研究进行分析的基础上，提出结构仿生设计的方法，具体如下：设计人员应根据机械设计的技术性需求和知识性需求，完成生物选型工作，在对生物功能进行综合分析的基础上，实现与机械设计的类比分析，在明确生物结构规律后，采用仿生建模的方法进行试样制造，并进行试验论证，确保机械设计能够充分满足实际应用需求。例如，某设计人员在对蜣螂表面进行细致观察的基础上，设计出了农耕的非光滑犁杖，能够有效降低土地的阻力，促进了农耕效率的提升[2]。2结构仿生设计方法在机械领域中的具体应用2.1扑翼飞行器与鸟类的翼相比，昆虫的翅膀结构大多较为简单，且其质量较轻，能够根据外部环境灵活收缩翅膀。例如，蜻蜓翅膀实现了薄膜材料和网状结构的有机结合，只需轻轻扇动翅膀，即可产生强大动力。例如，某公司在细致观察蜻蜓飞行姿态的基础上，完成了扑翼飞机的设计工作。再如，某公司在对蜂鸟的飞行姿态进行深入研究的基础上，设计出了具备自主控制功能的导航系统。英国某高校设计出的扑翼昆虫机也是建立在对天蛾翅膀...