bio-mechanism

定義：模擬生物運動的構(gòu)造形態(tài)和功能而制作的機構(gòu)。

學科：機械工程_機構(gòu)與機器人學_一般名詞

相關(guān)名詞：機械仿生學 仿生機器人 仿生機械系統(tǒng)

圖片來源：視覺中國

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仿生機構(gòu)是模擬不同生物的結(jié)構(gòu)、功能等特征而設(shè)計、制造出來的機械機構(gòu)或系統(tǒng)。其中高端產(chǎn)品有仿生靈巧手、仿生機器人等。

設(shè)計、制造仿生機構(gòu)，要以機構(gòu)學、機械系統(tǒng)動力學等為基礎(chǔ)，以生物解剖學、生物力學等為依據(jù)，研究人與動物特有的構(gòu)件、運動副、運動鏈乃至運動器官的機構(gòu)組成原理，從理論上揭示生物體的結(jié)構(gòu)形式，以優(yōu)勝劣汰為原則，最終選取優(yōu)越的結(jié)構(gòu)形式，并將其應用于設(shè)計和制造之中。例如模仿鳥類翅膀的形狀和結(jié)構(gòu)制造飛行器的機翼，就能夠提高飛行效率和機動性。

有學者認為，仿生機構(gòu)由剛性構(gòu)件、柔韌構(gòu)件、仿生構(gòu)件、動力元件四個部分組成。剛性構(gòu)件是做剛體運動的基本單元，與傳統(tǒng)機構(gòu)學中的構(gòu)件概念相同；柔韌構(gòu)件是彎曲剛度很小且不會伸長或縮短的帶狀構(gòu)件，相當于韌帶；仿生構(gòu)件是為模仿生物運動器官的力學特性而增設(shè)的構(gòu)件，相當于滑液囊、滑液鞘等；動力元件用于驅(qū)動機構(gòu)運動，相當于動物的肌肉。

按照運動形式不同，仿生機構(gòu)可分為步行、爬行、飛行和抓取四類。步行仿生機構(gòu)通常以人或四足、六足動物為仿生對象；爬行仿生機構(gòu)以蛇類、蜥蜴類等動物為仿生原型；飛行仿生機構(gòu)參考鳥類或昆蟲的結(jié)構(gòu)；抓取仿生機構(gòu)則通常模擬人手的功能。

隨著仿生機器人和具身智能的發(fā)展，仿生結(jié)構(gòu)作為底層關(guān)鍵支撐技術(shù)越來越受到研究者的重視。僅就仿生靈巧手來說，就有諸多科研團隊與公司在其靈活、柔軟、通用、智能等維度上不斷刷新紀錄，并在工業(yè)制造和醫(yī)療手術(shù)等領(lǐng)域得以應用。未來，仿生機構(gòu)將朝著智能化與耦合化的方向發(fā)展，更好地實現(xiàn)多種多樣的生物功能。

責任編輯：張鵬輝