創(chuàng)新方法之-仿生法課件

1、 仿生法 第1頁，共39頁?！緞?chuàng)新故事】蒼蠅，被稱為“四害”之一，令人討厭。但科學(xué)家卻拜蒼蠅為師，克服了很多難題，發(fā)明了很多新玩意。第2頁，共39頁。1.新型導(dǎo)航儀振動陀螺儀。家蠅的特別之處在于它的快速飛行技術(shù)，這使得它很難被人類抓住。即使在它的后面也很難接近它。那么，它是怎么做到的呢？第3頁，共39頁。昆蟲學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，蒼蠅的后翅退化成一對平衡棒。當(dāng)它飛行時，平衡棒以一定的頻率進行機械振動，可以調(diào)節(jié)翅膀的運動方向，是保持蒼蠅身體平衡的導(dǎo)航儀?？茖W(xué)家據(jù)此原理研制成一代新型導(dǎo)航儀振動陀螺儀，大大改進了飛機的飛行性能，可使飛機自動停止危險的滾翻飛行，在機體強烈傾斜時還能自動恢復(fù)平衡，即使是飛機在最

2、復(fù)雜的急轉(zhuǎn)彎時也萬無一失。第4頁，共39頁。2.蠅眼照像機。蒼蠅的復(fù)眼包含4000個可獨立成像的單眼，能看清幾乎360度范圍內(nèi)的物體。在蠅眼的啟示下，人們制成了由1329塊小透鏡組成的一次可拍1329張高分辨率照片的蠅眼照像機，在軍事、醫(yī)學(xué)、航空、航天上被廣泛應(yīng)用。第5頁，共39頁?！径x】什么是仿生法呢？各種動物和植物伴隨著我們度過了成千上萬年，但人類有意識地向它們學(xué)習(xí)卻是上世紀(jì)中期才開始的。人們往往在遇到難以解決的問題時就開始細(xì)心地觀察動物和植物，希望能從它們身上找到答案或啟示，這種有意識地模仿生物進行創(chuàng)新發(fā)明的方法叫仿生法。第6頁，共39頁。我們?yōu)槭裁匆J(rèn)真向生物學(xué)習(xí)呢？有兩點：1.生物

3、身上有太多我們不知道的秘密，而人對未知事物總是充滿了好奇。2.我們自己解決不了的問題通過向其他生物學(xué)習(xí)獲得了解決，生物身上有很多的優(yōu)點，值得我們學(xué)習(xí)。第7頁，共39頁。我們看一下飛機在研制過程中出現(xiàn)的問題：人們經(jīng)過長期反復(fù)的實踐，使飛機不論在速度、高度和飛行距離上都超過了鳥類，但是在繼續(xù)研制更快更高的飛機時，設(shè)計師又碰到了一個難題，就是氣體動力學(xué)中的顫振現(xiàn)象。當(dāng)飛機飛行時，機翼發(fā)生有害的振動，飛行越快，機翼的顫振越強烈，甚至使機翼折斷，造成飛機墜落，許多試飛的飛行員因此喪生。第8頁，共39頁。飛機設(shè)計師們?yōu)榇嘶ㄙM了巨大的精力研究消除有害的顫振現(xiàn)象，經(jīng)過長時間的努力才找到解決這一難題的方法。就是

4、在機翼前緣的遠端上安放一個加重裝置，這樣就把有害的振動消除了?？墒?，昆蟲早在3億年以前就飛翔在空中了，它們也毫不例外地受到顫振的危害，經(jīng)過長期的進化，昆蟲早已成功地獲得防止顫振的方法。生物學(xué)家在研究蜻蜓翅膀時，發(fā)現(xiàn)在每個翅膀前緣的上方都有一塊深色的角質(zhì)加厚區(qū)翼眼或稱翅痣。如果把翼眼去掉，蜻蜓飛行就變得蕩來蕩去。實驗證明正是翼眼的角質(zhì)組織使蜻蜓飛行的翅膀消除了顫振的危害，這與設(shè)計師高超的發(fā)明何等相似。如果早跟蜻蜓學(xué)習(xí)，問題早就解決了，用不著費那么大的工夫，還有很多飛行員為此付出了生命的代價。所以向生物學(xué)習(xí)很有價值。第9頁，共39頁。那么如何應(yīng)用仿生法呢？一、認(rèn)真觀察生物的現(xiàn)象生物身上隱藏著巨大的

5、秘密，讓我們來看一下：1.小蚋是翅振速率最快的昆蟲，每秒鐘可拍打60000萬次。2.螞蟻是力氣最大的昆蟲，它可支撐其體重300倍的重物。3.跳蚤是跳高冠軍，它一跳就是其體長的200倍。這相當(dāng)于人跳400m高。4.蝗蟲是飛行能力最強的昆蟲，它可以連續(xù)不停地飛行9個小時。5.食量最大的天蛾幼蟲，它在出生一個月內(nèi)可吃掉比其體重重80000倍的東西。6.移動最快的昆蟲是熱帶蟑螂，每秒鐘可移動4043倍體長的距離，相當(dāng)于人每秒前進130m。7.天蛾是嗅覺最靈敏的昆蟲，其雄蛾可以在十幾公里以外嗅到雌蛾散發(fā)出的氣味。雖然雌蛾釋放的信息素只有00001mg。第10頁，共39頁。二、聯(lián)系實際問題創(chuàng)造性地解決仿生

6、工程車蝎子第11頁，共39頁。仿生學(xué)-利用研究出來生物系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)為工程技術(shù)提供新的設(shè)計思想和工作方式。提問：請問在你們的生活中有那些類似的仿生設(shè)計呢？請舉出三個例子：1、 2、 3、 防毒面具蜂窩設(shè)計鯊魚皮膚第12頁，共39頁。舉例研究：防毒面具防毒面具從外形上分析其仿生的來源？仿生原理：根據(jù)野豬長型鼻子中特殊的生理結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，開發(fā)出一種具有防御有毒氣體的工具。第13頁，共39頁。舉例研究：蜂窩設(shè)計蜂窩輪胎蜂窩煤仿生優(yōu)點：1、質(zhì)量輕2、剛性高3、節(jié)省材料第14頁，共39頁。舉例研究：鯊魚的皮膚海洋殺手-鯊魚 由于它的游泳速度是同類魚中的最快，原因是因為？第15頁，共39頁。提速武器鯊魚皮

7、泳衣 鯊魚皮表面粗糙的V形皺褶可以大大減少水流的摩擦力，使身體周的水流更高效地流過進而實現(xiàn)快速游動。 第16頁，共39頁。知識的拓展：仿生設(shè)計創(chuàng)造法應(yīng)用 仿照貝殼的形狀，建成了悉尼歌劇院，成為著名的地標(biāo)式建筑。 利用變色龍可以隨周圍環(huán)境改變自身顏色的特點，制作出來的戶外運動鞋。第17頁，共39頁。飛機飛機的造型源于模仿飛鳥，這不僅僅是因為飛鳥的形態(tài)優(yōu)美，而是其形態(tài)上的合理，由于它展開時身體扁平，體積小、重量輕，因而產(chǎn)生的風(fēng)阻力小，使飛機飛行速度快且飛得高！ 第18頁，共39頁。直升飛機第19頁，共39頁。潛水艇潛水艇是模仿游魚，蛙泳是模仿青蛙，形態(tài)仿生便是利用具象的自然形態(tài)，結(jié)合相應(yīng)的藝術(shù)處理

8、手法與設(shè)計理念，使之成為一個既有觀賞性，又具使用功能的設(shè)計作品 第20頁，共39頁。超強粘合劑 幾年前，科學(xué)家認(rèn)識到壁虎足墊上數(shù)百萬個分叉的小剛毛所擁有的神奇力量，正是這種力量讓壁虎上演飛檐走壁的絕技。目前，科學(xué)家正在研制一系列模仿這種神奇力量的超強粘合劑，用以提高打造爬墻機器人 第21頁，共39頁。像海參一樣軟硬兼?zhèn)涞乃芰?當(dāng)受到驚嚇之后，身體柔軟的海參會分泌一種特殊化學(xué)物質(zhì)，能夠在幾秒鐘之內(nèi)將皮膚變硬，此時的皮膚如同一副鎧甲。這一軟硬兼?zhèn)涞谋绢I(lǐng)為科學(xué)家提供了靈感，促使他們研制一種遇水之后即由硬變軟的塑料材料。 第22頁，共39頁。 模仿海鷗的偵察機 美國佛羅里達州大學(xué)工程師里克林德從海鷗身

9、上得到啟發(fā)，研制出一種能在高層建筑周圍尋找出路，同時又可猛撲向林蔭大道的遠程遙控偵察機，很多現(xiàn)代戰(zhàn)場正是由高層建筑和林蔭大道構(gòu)成。第23頁，共39頁。在迅速飛動的各種形狀的小動物里，青蛙可立即識別出它最喜歡吃的蒼蠅和飛蛾，而對其他飛動著的東西和靜止不動景物都毫無反應(yīng)。 弄清了蛙眼的原理和結(jié)構(gòu)，仿生學(xué)家就發(fā)明了電子蛙眼。青蛙與電子眼第24頁，共39頁。水母順風(fēng)耳水母的順風(fēng)耳，仿照水母耳朵的結(jié)構(gòu)和功能，設(shè)計了水母耳風(fēng)暴預(yù)測儀，能提前15小時對風(fēng)暴作出預(yù)報，對航海和漁業(yè)的安全都有重要意義。 第25頁，共39頁。 仿鳥設(shè)計為高鐵降噪 日本新干線高速列車是世界上速度最快的列車之一，每小時的行駛距離接近2

10、00英里(約合321公里)。除此之外，由于采用“取經(jīng)”于貓頭鷹羽毛和翠鳥喙的降噪設(shè)計，行駛過程也出奇地安靜。第26頁，共39頁。螢火蟲的特異功能是由它體內(nèi)所含的熒光素、熒光酶和氧氣相互作用的結(jié)果。 冷光燈第27頁，共39頁。放眼看去，動物在長期進化中逐漸形成了適合生存環(huán)境的種種形態(tài)，而保持這種形態(tài)的骨骼系統(tǒng)在強度、硬度和穩(wěn)定性等方而是很完美的。仿生建筑的分類骨架形態(tài)的建筑結(jié)構(gòu)第28頁，共39頁。昆蟲單復(fù)眼與生物顯微鏡 高級研究用正置生物顯微鏡： 內(nèi)置“復(fù)眼”照明，使數(shù)碼成像 更為理想。 第29頁，共39頁。汽車形態(tài)仿生第30頁，共39頁。第31頁，共39頁。蝴蝶形建筑，在建筑形態(tài)上仿若一只只蝴

11、蝶，在湖泊與樹林之間翩然飛舞。蝶型建筑讓建筑在最大比例上向湖泊開放，蝶翅部分由黃金分割的橢圓弧形成，使建筑與自然融為一體，宛若天成。同時因為蝴蝶翅膀與身體形態(tài)上的起伏，擴大了戶型觀景空間，讓建筑與藝術(shù)完美結(jié)合。淺水半島蝴蝶形建筑第32頁，共39頁。竹筍形建筑竹筍形建筑，其建筑形態(tài)仿佛破地向山的竹筍，充滿著建筑爆發(fā)力。竹筍形建筑中大量的鋼架結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，使整個建筑體系在濃烈的現(xiàn)代主義風(fēng)格中還兼具了工業(yè)文明的建筑表現(xiàn)形式。同時該建筑整體趨于飽滿的設(shè)計，讓建筑在視覺穩(wěn)定性上達到一個新高度淺水半島第33頁，共39頁?？兹敢? 漢斯韋格納孔雀椅第34頁，共39頁。蝴蝶和衛(wèi)星控溫系統(tǒng) 遨游太空的人造衛(wèi)星，蝴蝶

12、身體表面生長著一層細(xì)小的鱗片，這些鱗片有調(diào)節(jié)體溫的作用。人造衛(wèi)星第35頁，共39頁。鳥鳴壺第36頁，共39頁。人們運用仿生法發(fā)明碩果累累：1.從螢火蟲到人工冷光。2.根據(jù)蛋殼發(fā)現(xiàn)拱形的承受力量。3.人們根據(jù)章魚發(fā)明煙霧彈。4.鼠標(biāo)是仿老鼠的。5.防水衣服是仿荷葉造的。6.現(xiàn)代起重機的掛鉤起源于許多動物的爪子。7.船槳模仿的是鴨的蹼。8.潛水艇和魚的沉浮。9.變色衣服是學(xué)習(xí)蝴蝶上的鱗片。10.響尾蛇和空對空響尾蛇導(dǎo)彈。11.火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。12.根據(jù)蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿制了盲人用的“探路儀”。這種探路儀內(nèi)裝一個超聲波發(fā)射器，盲人帶著它可以發(fā)現(xiàn)電桿、臺階、橋上的人等。

13、13.人們根據(jù)蛙眼的視覺原理，研制成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，準(zhǔn)確無誤地識別出特定形狀的物體。把電子蛙眼裝入雷達系統(tǒng)后，雷達抗干擾能力大大提高。第37頁，共39頁。謝謝祝大家在創(chuàng)新活動中取得豐碩成果第38頁，共39頁。樹立質(zhì)量法制觀念、提高全員質(zhì)量意識。8月-228月-22Friday, August 5, 2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。01:40:3501:40:3501:408/5/2022 1:40:35 AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。8月-2201:40:3501:40Aug-2205-Aug-22加強交通建設(shè)管理，確保工程建設(shè)質(zhì)量。

14、01:40:3501:40:3501:40Friday, August 5, 2022安全在于心細(xì)，事故出在麻痹。8月-228月-2201:40:3501:40:35August 5, 2022踏實肯干，努力奮斗。2022年8月5日1:40 上午8月-228月-22追求至善憑技術(shù)開拓市場，憑管理增創(chuàng)效益，憑服務(wù)樹立形象。05 八月 20221:40:35 上午01:40:358月-22按章操作莫亂改，合理建議提出來。八月 221:40 上午8月-2201:40August 5, 2022作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/8/5 1:40:3501:40:3505 August 2022好的事情馬