仿生機(jī)械概論 作者：羅霄，羅慶生 編著 出版時(shí)間： 2019年版 叢編項(xiàng)： 普通高等教育十三五規(guī)劃教材 內(nèi)容簡(jiǎn)介 仿生機(jī)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(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、調(diào)節(jié)機(jī)制和控制原理來設(shè)計(jì)、制造出的功能更強(qiáng)、效率更高并具有生物特征的機(jī)械。研究仿生機(jī)械的科學(xué)稱為仿生機(jī)械學(xué)，它以力學(xué)和機(jī)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(duì)生物機(jī)制和生物現(xiàn)象進(jìn)行力學(xué)研究，對(duì)生物體結(jié)構(gòu)、形態(tài)、動(dòng)作或功能進(jìn)行工程分析和仿生設(shè)計(jì)，其研究?jī)?nèi)容和應(yīng)用范圍非常深邃與廣泛?！斗律鷻C(jī)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(jī)械學(xué)的基本概念、仿生機(jī)械學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)、仿生機(jī)械結(jié)構(gòu)分析、生物運(yùn)動(dòng)特性分析、仿生機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、仿生機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析、仿生機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)理及控制方法、仿生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原理與方法?！斗律鷻C(jī)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(jī)械學(xué)的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)、理論方法、關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用，全面反映出國(guó)內(nèi)外仿生機(jī)械學(xué)研究和應(yīng)用的新進(jìn)展情況及其成果，是一部系統(tǒng)、全面、詳實(shí)、準(zhǔn)確的仿生機(jī)械學(xué)著作和教材。《仿生機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)及理論、機(jī)械電子工程、機(jī)械制造及自動(dòng)化等機(jī)械類專業(yè)的本科生和研究生教材，也可作為從事仿生機(jī)械技術(shù)、機(jī)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(jī)械學(xué)的誕生與發(fā)展 1．1．1 仿生機(jī)械學(xué)的誕生 1．1．2 仿生機(jī)械學(xué)的發(fā)展 1．2 仿生機(jī)械學(xué)的研究?jī)?nèi)容與研究方法 1．2．1 仿生機(jī)械學(xué)的研究?jī)?nèi)容 1．2．2 仿生機(jī)械學(xué)的研究方法 1．3 仿生機(jī)械學(xué)的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì) 1．3．1 仿生機(jī)械學(xué)的研究現(xiàn)狀與研究熱點(diǎn) 1．3．2 仿生機(jī)械學(xué)的發(fā)展趨勢(shì) 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(jī)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(cè)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?jī)?nèi)容 2．4 機(jī)構(gòu)學(xué)與仿生機(jī)構(gòu) 2．4．1 機(jī)構(gòu)學(xué)基本概念 2．4．2 機(jī)構(gòu)學(xué)研究?jī)?nèi)容 2．4．3 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 2．4．4 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖解分析法 2．4．5 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)解析分析法 2．4．6 仿生機(jī)構(gòu)基本概念及主要研究?jī)?nèi)容 2．5 機(jī)械學(xué)與仿生機(jī)械 2．5．1 機(jī)械學(xué)基本概念 2．5．2 機(jī)械學(xué)研究?jī)?nèi)容 2．5．3 機(jī)械學(xué)與仿生機(jī)械學(xué)的關(guān)系 2．6 思考與練習(xí) 第3章 仿生機(jī)械學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí) 3．1 仿生設(shè)計(jì)學(xué) 3．1．1 仿生設(shè)計(jì)學(xué)概述 3．1．2 仿生設(shè)計(jì)學(xué)的誕生與發(fā)展 3．1．3 仿生設(shè)計(jì)學(xué)的內(nèi)容與方法 3．1．4 仿生設(shè)計(jì)學(xué)的實(shí)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(shí)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(shí)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(shí)際應(yīng)用 3．5 思考與練習(xí) 第4章 仿生機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 4．1 仿生機(jī)械結(jié)構(gòu)分析概述 4．1．1 仿生機(jī)械結(jié)構(gòu)特性 4．1．2 仿生機(jī)械結(jié)構(gòu)的研究?jī)?nèi)容 4．2 仿生手臂式機(jī)器人典型機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 4．2．1 仿生關(guān)節(jié)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 4．2．2 工業(yè)機(jī)器人手臂機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 4．2．3 工業(yè)機(jī)器人手腕機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 4．2．4 工業(yè)機(jī)器人手部機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 4．2．5 仿生多指靈巧手機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 4．3 仿生腿足式機(jī)器人典型機(jī)械結(jié)構(gòu)分析 4．3．1 仿生腿足式機(jī)器人概述 4．3．2 仿生腿足式機(jī)器人基本組成 4．3．3 仿生腿足式機(jī)器人機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 4．4 仿生機(jī)械常用材料 4．4．1 仿生機(jī)械本體材料 4．4．2 仿生機(jī)械結(jié)構(gòu)材料 4．4．3 仿生機(jī)械輕質(zhì)材料 4．4．4 仿生機(jī)械剛性材料 4．4．5 仿生機(jī)械抗振材料 4．5 思考與練習(xí) 第5章 生物運(yùn)動(dòng)特性分析 5．1 生物運(yùn)動(dòng)特性分析概述 5．2 鳥類運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 5．2．1 鳥類運(yùn)動(dòng)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(dòng)作 5．3 魚類運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 5．3．1 魚類運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究與探索 5．3．2 魚類的體形 5．3．3 魚類的運(yùn)動(dòng) 5．3．4 魚類的沉浮 5．3．5 魚類的游泳 5．4 獸類運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 5．4．1 獸類四肢的結(jié)構(gòu) 5．4．2 獸類的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 5．5 兩棲類和爬行類運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 5．5．1 兩棲類運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 5．5．2 爬行類運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 5．6 昆蟲類運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 5．7 人類運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 5．7．1 人的起源 5．7．2 人的進(jìn)化 5．7．3 人體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)分析 5．7．4 人類運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析 5．8 思考與練習(xí) 第6章 仿生機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 6．1 仿生機(jī)械運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 6．2．5 基于復(fù)數(shù)極矢量法的空間機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)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(jī)器人正運(yùn)動(dòng)與逆運(yùn)動(dòng) 6．6 對(duì)偶數(shù)矩陣法 6．7 機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析 6．7．1 機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析實(shí)例 6．7．2 機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解實(shí)例 6．8 機(jī)器人的微分運(yùn)動(dòng) 6．8．1 微分平移與微分旋轉(zhuǎn) 6．8．2 微分運(yùn)動(dòng)等價(jià)變換 6．9 思考與練習(xí) 第7章 仿生機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析 7．1 仿生機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析概述 7．1．1 研究目的 7．1．2 研究方法 7．2 動(dòng)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(jī)械手動(dòng)力學(xué)方程的建立與簡(jiǎn)化 7．3．1 預(yù)備知識(shí) 7．3．2 機(jī)械手動(dòng)力學(xué)方程的建立 7．3．3 機(jī)械手動(dòng)力學(xué)方程的簡(jiǎn)化 7．3．4 應(yīng)用舉例 7．4 思考與練習(xí) 第8章 仿生機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)理及控制方法 8．1 仿生機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)理概述 8．1．1 仿生機(jī)械運(yùn)動(dòng)測(cè)定方法 8．1．2 人的步行運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究 8．1．3 蛇的伸縮運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究 8．2 仿生機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制機(jī)理概述 8．3 仿生機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制的方法 8．3．1 機(jī)器人的位置控制 8．3．2 機(jī)器人的速度控制 8．3．3 機(jī)器人的力（力矩）控制 8．3．4 機(jī)器人的示教一再現(xiàn)控制 8．4 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制算法 8．4．1 簡(jiǎn)易位置控制算法——空間單元法 8．4．2 運(yùn)動(dòng)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(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的原理與方法 9．1 仿生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)概論 9．1．1 仿生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的含義 9．1．2 仿生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的特點(diǎn) 9．1．3 仿生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法 9．2 仿生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原理 9．2．1 仿生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的組合原理與運(yùn)用 9．2．2 仿生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的變異演化原理與運(yùn)用 9．2．3 仿生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的反求原理與運(yùn)用 9．3 仿生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)際案例——四足機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9．3．1 四足機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 9．3．2 四足機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)的仿生學(xué)分析 9．3．3 四足機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)參數(shù)的分析與確定 9．3．4 四足機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9．3．5 機(jī)器人髖關(guān)節(jié)及大腿組件設(shè)計(jì) 9．3．6 機(jī)器人膝關(guān)節(jié)及小腿組件設(shè)計(jì) 9．3．7 機(jī)器人腿部側(cè)擺組件設(shè)計(jì) 9．3．8 機(jī)器人液壓系統(tǒng)及其他元器件選型 9．3．9 機(jī)器人單腿整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9．3．10 四足機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9．3．11 四足機(jī)器人結(jié)構(gòu)的受力分析 9．4 思考與練習(xí) 參考文獻(xiàn)