仿生機械概論 作者：羅霄，羅慶生 編著 出版時間： 2019年版 叢編項： 普通高等教育十三五規(guī)劃教材 內(nèi)容簡介 仿生機械是指人們通過模仿生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、組織、材料、生活習(xí)性、運動特點、調(diào)節(jié)機制和控制原理來設(shè)計、制造出的功能更強、效率更高并具有生物特征的機械。研究仿生機械的科學(xué)稱為仿生機械學(xué)，它以力學(xué)和機械學(xué)為基礎(chǔ)，與生物學(xué)、工程學(xué)、電子技術(shù)、控制論等相關(guān)學(xué)科相互滲透、相互融合，是一門涉及多專業(yè)范疇的邊緣性學(xué)科，也是一門涉及多技術(shù)領(lǐng)域的綜合性學(xué)科。它主要對生物機制和生物現(xiàn)象進行力學(xué)研究，對生物體結(jié)構(gòu)、形態(tài)、動作或功能進行工程分析和仿生設(shè)計，其研究內(nèi)容和應(yīng)用范圍非常深邃與廣泛。《仿生機械概論/普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材》共有9章，具體包括緒論、仿生機械學(xué)的基本概念、仿生機械學(xué)的基礎(chǔ)知識、仿生機械結(jié)構(gòu)分析、生物運動特性分析、仿生機械運動學(xué)分析、仿生機械動力學(xué)分析、仿生機械運動機理及控制方法、仿生機械創(chuàng)新設(shè)計的原理與方法?！斗律鷻C械概論/普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材》詳盡介紹了仿生機械學(xué)的基本概念、基礎(chǔ)知識、理論方法、關(guān)鍵技術(shù)及實際應(yīng)用，全面反映出國內(nèi)外仿生機械學(xué)研究和應(yīng)用的新進展情況及其成果，是一部系統(tǒng)、全面、詳實、準(zhǔn)確的仿生機械學(xué)著作和教材。《仿生機械概論/普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材》可作為普通高等院校機械設(shè)計及理論、機械電子工程、機械制造及自動化等機械類專業(yè)的本科生和研究生教材，也可作為從事仿生機械技術(shù)、機器人技術(shù)研究和應(yīng)用的科研人員的學(xué)習(xí)參考用書。 目錄 第1章 緒論 1．1 仿生機械學(xué)的誕生與發(fā)展 1．1．1 仿生機械學(xué)的誕生 1．1．2 仿生機械學(xué)的發(fā)展 1．2 仿生機械學(xué)的研究內(nèi)容與研究方法 1．2．1 仿生機械學(xué)的研究內(nèi)容 1．2．2 仿生機械學(xué)的研究方法 1．3 仿生機械學(xué)的研究熱點與發(fā)展趨勢 1．3．1 仿生機械學(xué)的研究現(xiàn)狀與研究熱點 1．3．2 仿生機械學(xué)的發(fā)展趨勢 1．4 本書主要內(nèi)容與教學(xué)要求 1．5 思考與練習(xí) 第2章 仿生機械學(xué)的基本概念 2．1 生物的啟迪 2．1．1 生物不同凡響的探測能力 2．1．2 生物別具一格的偽裝能力 2．1．3 生物出類拔萃的通信能力 2．2 仿生的源泉 2．2．1 片流膜的發(fā)明 2．2．2 人造手的由來 2．2．3 生物鰓與人工鰓 2．2．4 青蛙眼和電子眼 2．3 仿生的基本概念 2．3．1 仿生學(xué)定義 2．3．2 仿生學(xué)研究內(nèi)容 2．4 機構(gòu)學(xué)與仿生機構(gòu) 2．4．1 機構(gòu)學(xué)基本概念 2．4．2 機構(gòu)學(xué)研究內(nèi)容 2．4．3 機構(gòu)運動分析 2．4．4 機構(gòu)運動圖解分析法 2．4．5 機構(gòu)運動解析分析法 2．4．6 仿生機構(gòu)基本概念及主要研究內(nèi)容 2．5 機械學(xué)與仿生機械 2．5．1 機械學(xué)基本概念 2．5．2 機械學(xué)研究內(nèi)容 2．5．3 機械學(xué)與仿生機械學(xué)的關(guān)系 2．6 思考與練習(xí) 第3章 仿生機械學(xué)的基礎(chǔ)知識 3．1 仿生設(shè)計學(xué) 3．1．1 仿生設(shè)計學(xué)概述 3．1．2 仿生設(shè)計學(xué)的誕生與發(fā)展 3．1．3 仿生設(shè)計學(xué)的內(nèi)容與方法 3．1．4 仿生設(shè)計學(xué)的實際應(yīng)用 3．2 仿生工程學(xué) 3．2．1 仿生工程學(xué)概述 3．2．2 仿生工程學(xué)的誕生與發(fā)展 3．2．3 仿生工程學(xué)的內(nèi)容與方法 3．2．4 仿生工程學(xué)的實際應(yīng)用 3．3 仿生材料學(xué) 3．3．1 仿生材料學(xué)概述 3．3．2 仿生材料學(xué)的誕生與發(fā)展 3．3．3 仿生材料學(xué)的內(nèi)容與方法 3．3．4 仿生材料學(xué)的實際應(yīng)用 3．4 仿生制造學(xué) 3．4．1 仿生制造學(xué)概述 3．4．2 仿生制造學(xué)的誕生與發(fā)展 3．4．3 仿生制造學(xué)的內(nèi)容與方法 3．4．4 仿生制造學(xué)的實際應(yīng)用 3．5 思考與練習(xí) 第4章 仿生機械結(jié)構(gòu)分析 4．1 仿生機械結(jié)構(gòu)分析概述 4．1．1 仿生機械結(jié)構(gòu)特性 4．1．2 仿生機械結(jié)構(gòu)的研究內(nèi)容 4．2 仿生手臂式機器人典型機械結(jié)構(gòu)分析 4．2．1 仿生關(guān)節(jié)機器人機械結(jié)構(gòu)分析 4．2．2 工業(yè)機器人手臂機械結(jié)構(gòu)分析 4．2．3 工業(yè)機器人手腕機械結(jié)構(gòu)分析 4．2．4 工業(yè)機器人手部機械結(jié)構(gòu)分析 4．2．5 仿生多指靈巧手機械結(jié)構(gòu)分析 4．3 仿生腿足式機器人典型機械結(jié)構(gòu)分析 4．3．1 仿生腿足式機器人概述 4．3．2 仿生腿足式機器人基本組成 4．3．3 仿生腿足式機器人機構(gòu)特點 4．4 仿生機械常用材料 4．4．1 仿生機械本體材料 4．4．2 仿生機械結(jié)構(gòu)材料 4．4．3 仿生機械輕質(zhì)材料 4．4．4 仿生機械剛性材料 4．4．5 仿生機械抗振材料 4．5 思考與練習(xí) 第5章 生物運動特性分析 5．1 生物運動特性分析概述 5．2 鳥類運動規(guī)律分析 5．2．1 鳥類運動規(guī)律的研究與探索 5．2．2 鳥類的特質(zhì) 5．2．3 鳥類的飛翔 5．2．4 鳥類的習(xí)性和動作 5．3 魚類運動規(guī)律分析 5．3．1 魚類運動規(guī)律的研究與探索 5．3．2 魚類的體形 5．3．3 魚類的運動 5．3．4 魚類的沉浮 5．3．5 魚類的游泳 5．4 獸類運動規(guī)律分析 5．4．1 獸類四肢的結(jié)構(gòu) 5．4．2 獸類的運動規(guī)律 5．5 兩棲類和爬行類運動規(guī)律分析 5．5．1 兩棲類運動規(guī)律分析 5．5．2 爬行類運動規(guī)律分析 5．6 昆蟲類運動規(guī)律分析 5．7 人類運動規(guī)律分析 5．7．1 人的起源 5．7．2 人的進化 5．7．3 人體運動特點分析 5．7．4 人類運動規(guī)律分析 5．8 思考與練習(xí) 第6章 仿生機械運動學(xué)分析 6．1 仿生機械運動學(xué)分析概述 6．2 復(fù)數(shù)極矢量法 6．2．1 復(fù)數(shù)矢量的定義 6．2．2 復(fù)數(shù)矢量的表示 6．2．3 復(fù)數(shù)矢量的微分 6．2．4 基于復(fù)數(shù)極矢量法的平面機構(gòu)運動學(xué)分析 6．2．5 基于復(fù)數(shù)極矢量法的空間機構(gòu)運動學(xué)分析 6．3 直角坐標(biāo)系矢量法 6．4 坐標(biāo)變換矩陣法 6．4．1 連桿坐標(biāo)系 6．4．2 連桿變換 6．4．3 機器人運動學(xué) 6．5 旋轉(zhuǎn)變換張量法 6．5．1 旋轉(zhuǎn)變換張量 6．5．2 采用旋轉(zhuǎn)變換張量法求解機器人正運動與逆運動 6．6 對偶數(shù)矩陣法 6．7 機器人的運動分析 6．7．1 機器人正運動學(xué)分析實例 6．7．2 機器人逆運動學(xué)求解實例 6．8 機器人的微分運動 6．8．1 微分平移與微分旋轉(zhuǎn) 6．8．2 微分運動等價變換 6．9 思考與練習(xí) 第7章 仿生機械動力學(xué)分析 7．1 仿生機械動力學(xué)分析概述 7．1．1 研究目的 7．1．2 研究方法 7．2 動力學(xué)分析的數(shù)學(xué)方法 7．2．1 牛頓一歐拉法 7．2．2 拉格朗日法 7．3 機械手動力學(xué)方程的建立與簡化 7．3．1 預(yù)備知識 7．3．2 機械手動力學(xué)方程的建立 7．3．3 機械手動力學(xué)方程的簡化 7．3．4 應(yīng)用舉例 7．4 思考與練習(xí) 第8章 仿生機械運動機理及控制方法 8．1 仿生機械運動機理概述 8．1．1 仿生機械運動測定方法 8．1．2 人的步行運動機理研究 8．1．3 蛇的伸縮運動機理研究 8．2 仿生機械運動控制機理概述 8．3 仿生機械運動控制的方法 8．3．1 機器人的位置控制 8．3．2 機器人的速度控制 8．3．3 機器人的力（力矩）控制 8．3．4 機器人的示教一再現(xiàn)控制 8．4 機械手的運動控制算法 8．4．1 簡易位置控制算法——空間單元法 8．4．2 運動軌跡控制算法 8．4．3 速度控制法 8．5 思考與練習(xí) 第9章 仿生機械創(chuàng)新設(shè)計的原理與方法 9．1 仿生機械創(chuàng)新設(shè)計概論 9．1．1 仿生機械創(chuàng)新設(shè)計的含義 9．1．2 仿生機械創(chuàng)新設(shè)計的特點 9．1．3 仿生機械創(chuàng)新設(shè)計的方法 9．2 仿生機械創(chuàng)新設(shè)計的基本原理 9．2．1 仿生機械創(chuàng)新設(shè)計的組合原理與運用 9．2．2 仿生機械創(chuàng)新設(shè)計的變異演化原理與運用 9．2．3 仿生機械創(chuàng)新設(shè)計的反求原理與運用 9．3 仿生機械創(chuàng)新設(shè)計的實際案例——四足機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計 9．3．1 四足機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計概述 9．3．2 四足機器人運動參數(shù)的仿生學(xué)分析 9．3．3 四足機器人腿部結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析與確定 9．3．4 四足機器人腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計 9．3．5 機器人髖關(guān)節(jié)及大腿組件設(shè)計 9．3．6 機器人膝關(guān)節(jié)及小腿組件設(shè)計 9．3．7 機器人腿部側(cè)擺組件設(shè)計 9．3．8 機器人液壓系統(tǒng)及其他元器件選型 9．3．9 機器人單腿整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 9．3．10 四足機器人整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 9．3．11 四足機器人結(jié)構(gòu)的受力分析 9．4 思考與練習(xí) 參考文獻