一種仿生機械馬的行走裝置

A. 仿生機械手，人手上帶一個類似手套，手怎麼運動機械手就怎麼運動，是什麼原理

機械手主要由手部、運動機構和控制系統三大部分組成。就像平衡器那樣內，裡面有個塔容輪，有個螺栓可以調節平衡重量.。主要是有一個程序的·，能計算出運轉圈數，嵌入式的系統代碼編寫機械程序，以及一些電子電路設計，實現一定的機器智能

B. 魯班都製作了哪些「仿生機械」

仿生機械：《墨子·魯問》又記魯班削木竹製成鵲，可以飛三天。另據《鴻書》記載，他還曾制木鳶以窺宋城。《論衡·自紀·儒增》記述了一種傳言，說他製作出備有機關的木車馬和木人御者，可載其母。

C. 動物仿生學的發明

1。由令人討厭的蒼蠅，仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。
2。從螢火蟲到人工冷光；
3。電魚與伏特電池；
4。水母的順風耳，仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業的安全都有重要意義。
5。人們根據蛙眼的視覺原理，已研製成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，准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後，雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統能快速而准確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等。特別是能夠區別真假導彈，防止以假亂真。
電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場，它能監視飛機的起飛與降落，若發現飛機將要發生碰撞，能及時發出警報。在交通要道，它能指揮車輛的行駛，防止車輛碰撞事故的發生。
6。根據蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿製了盲人用的「探路儀」。這種探路儀內裝一個超聲波發射器，盲人帶著它可以發現電桿、台階、橋上的人等。如今，有類似作用的「超聲眼鏡」也已製成。
7。模擬藍藻的不完全光合器，將設計出仿生光解水的裝置，從而可獲得大量的氫氣。
8。根據對人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究，已仿製了人力增強器——步行機。
9。現代起重機的掛鉤起源於許多動物的爪子。
10。屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。
11。船槳模仿的是魚的鰭。
12。鋸子學的是螳螂臂，或鋸齒草。
13。蒼耳屬植物獲取靈感發明了尼龍搭扣。
14。嗅覺靈敏的龍蝦為人們製造氣味探測儀提供了思路。
15。壁虎腳趾對製造能反復使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。
16。貝用它的蛋白質生成的膠體非常牢固，這樣一種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等一切事情上。

D. 仿生學的案例

蒼蠅-----小型氣體分析儀。。
2。螢火蟲-----人工冷光；
3。電魚------伏特電池；
4。水母------水母耳風暴預測儀，
5。蛙眼------電子蛙眼
6。蝙蝠超聲定位器的原理------探路儀」。
7。藍藻-----光解水的裝置，
8。人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究，——步行機。
9。動物的爪子------現代起重機的掛鉤
10。動物的鱗甲------屋頂瓦楞
11。魚的鰭------槳
12。螳螂臂，或鋸齒草------鋸子
13。蒼耳屬植物-------尼龍搭扣。
14。龍蝦-------氣味探測儀。
15。壁虎腳趾------粘性錄音帶
16。貝-----外科手術的縫合到補船等-
17。鯊魚-----泳衣，
18。-鳥----飛機
19。魚------潛水艇

E. 有哪些儀器，機械運用了仿生學原理

仿生學是研究生物系統的結構和性質以及工程技術提供新的設計思想及工作原理的科學例子：蒼蠅，是細菌的傳播者，誰都討厭它。可是蒼蠅的楫翅（又叫平衡棒）是「天然導航儀」，人們模仿它製成了「振動陀螺儀」。這種儀器目前已經應用在火箭和高速飛機上，實現了自動駕駛。蒼蠅的眼睛是一種「復眼」，由3000多隻小眼組成，人們模仿它製成了「蠅眼透鏡」。「蠅眼透鏡」是用幾百或者幾千塊小透鏡整齊排列組合而成的，用它作鏡頭可以製成「蠅眼照相機」，一次就能照出千百張相同的相片。這種照相機已經用於印刷製版和大量復制電子計算機的微小電路，大大提高了工效和質量。「蠅眼透鏡」是一種新型光學元件，它的用途很多。蒼蠅與宇宙飛船
令人討厭的蒼蠅，與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及，但仿生學卻把它們緊密地聯系起來了。
蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」，凡是腥臭污穢的地方，都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特別靈敏，遠在幾千米外的氣味也能嗅到。但是蒼蠅並沒有「鼻子」，它靠什麼來充當嗅覺的呢? 原來，蒼蠅的「鼻子」——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。
每個「鼻子」只有一個「鼻孔」與外界相通，內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣味進入「鼻孔」，這些神經立即把氣味刺激轉變成神經電脈沖，送往大腦。大腦根據不同氣味物質所產生的神經電脈沖的不同，就可區別出不同氣味的物質。因此，蒼蠅的觸角像是一台靈敏的氣體分析儀。
仿生學家由此得到啟發，根據蒼蠅嗅覺器官的結構和功能，仿製成一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器的「探頭」不是金屬，而是活的蒼蠅。就是把非常纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上，將引導出來的神經電信號經電子線路放大後，送給分析器；分析器一經發現氣味物質的信號，便能發出警報。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。
這種小型氣體分析儀，也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體。利用這種原理，還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。
從螢火蟲到人工冷光
自從人類發明了電燈，生活變得方便、豐富多了。但電燈只能將電能的很少一部分轉變成可見光，其餘大部分都以熱能的形式浪費掉了，而且電燈的熱射線有害於人眼。那麼，有沒有隻發光不發熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。
在自然界中，有許多生物都能發光，如細菌、真菌、蠕蟲、軟體動物、甲殼動物、昆蟲和魚類等，而且這些動物發出的光都不產生熱，所以又被稱為「冷光」。
在眾多的發光動物中，螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們發出的冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也各不相同。螢火蟲發出冷光不僅具有很高的發光效率，而且發出的冷光一般都很柔和，很適合人類的眼睛，光的強度也比較高。因此，生物光是一種人類理想的光。
科學家研究發現，螢火蟲的發光器位於腹部。這個發光器由發光層、透明層和反射層三部分組成。發光層擁有幾千個發光細胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種物質。在熒光酶的作用下，熒光素在細胞內水分的參與下，與氧化合便發出熒光。螢火蟲的發光，實質上是把化學能轉變成光能的過程。
早在40年代，人們根據對螢火蟲的研究，創造了日光燈，使人類的照明光源發生了很大變化。近年來，科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素，後來又分離出了熒光酶，接著，又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由於這種光沒有電源，不會產生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。
現在，人們已能用摻和某些化學物質的方法得到類似生物光的冷光，作為安全照明用。
電魚與伏特電池
自然界中有許多生物都能產生電，僅僅是魚類就有500餘種 。人們將這些能放電的魚，統稱為「電魚」。
各種電魚放電的本領各不相同。放電能力最強的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能產生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能產生的電壓高達220伏；非洲電鯰能產生350伏的電壓；電鰻能產生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能產生高達880伏的電壓，稱得上電擊冠軍,據說它能擊斃像馬那樣的大動物。
電魚放電的奧秘究竟在哪裡?經過對電魚的解剖研究， 終於發現在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞構成的。由於電魚的種類不同，所以發電器的形狀、位置、電板數都不一樣。電鰻的發電器呈棱形，位於尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發電器形似扁平的腎臟，排列在身體中線兩側，共有200萬塊電板;電鯰的發電器起源於某種腺體，位於皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個電板產生的電壓很微弱，但由於電板很多，產生的電壓就很大了。
電魚這種非凡的本領，引起了人們極大的興趣。19世紀初，義大利物理學家伏特，以電魚發電器官為模型，設計出世界上最早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」。對電魚的研究，還給人們這樣的啟示：如果能成功地模仿電魚的發電器官，那麼，船舶和潛水艇等的動力問題便能得到很好的解決。
水母的順風耳
在自然界中，水母，早在5億多年前，它們就以經在海水裡生活了。「但是，水母跟順風耳又有什麼關系呢？」人們肯定會問這樣一個問題．因為，水母在風暴來臨之前，就會成群結隊地游向大海，就預示風暴既將來臨.但是，這又與「順風耳」有什麼關系呢？原來，在藍色的海洋上，由空氣和波浪摩擦而產生的次聲波（頻率為8～13赫），是風暴來臨之前的預告．這種次聲波，人耳是聽不到的，而對水母來說卻是易如反掌．科學家經過研究發現，水母的耳朵里長著一個細柄，柄上有個小球，球內有塊小小的聽石．
科學家仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，相當精確地模擬了水母感受次聲波的器官．
技能訓練長頸鹿與宇航員失重現象
長頸鹿之所以能將血液通過長長的頸輸送到頭部，是由於長頸鹿的血壓很高。據測定，長頸鹿的血壓比人的正常血壓高出2倍。這樣高的血壓為什麼不會使長頸鹿患腦溢血而死亡呢？這與長頸鹿身體的結構有關。首先，長頸鹿血管周圍的肌肉非常發達，能壓縮血管，控制血流量；同時長頸鹿腿部及全身的皮膚和筋膜綳得很緊，利於下肢的血液向上迴流。科學家由此受到啟示，在訓練宇航員對，設置一種特殊器械，讓宇航員利用這種器械每天鍛煉幾小時，以防止宇航員血管周圍肌肉退化；在宇宙飛船升空時，科學家根據長頸鹿利用緊綳的皮膚可控制血管壓力的原理，研製了飛行服——「抗荷服」。抗荷服上安有充氣裝置，隨著飛船速度的增高，抗荷服可以充入一定量的氣體，從而對血管產生一定的壓力，使宇航員的血壓保持正常。同時，宇航員腹部以下部位是套入抽去空氣的密封裝置中的，這樣可以減小宇航員腿部的血壓，利於身體上部的血液向下肢輸送。
蛋殼與薄殼建築
蛋殼呈拱形，跨度大，包括許多力學原理。雖然它只有2 mm的厚度，但使用鐵錘敲砸也很難破壞它。建築學家模仿它進行了薄殼建築設計。這類建築有許多優點：用料少，跨度大，堅固耐用。薄殼建築也並非都是拱形，舉世聞名的悉尼歌劇院則像一組泊港的群帆。
-- 結構構件
對於構件，在截面面積相同的情況下，把材料盡可能放到遠離中和軸的位置上，是有效的截面形狀。有趣的是，在自然界許多動植物的組織中也體現了這個結論。例如：「疾風知勁草」，許多能承受狂風的植物的莖部是維管狀結構，其截面是空心的。支持人承重和運動的骨骼，其截面上密實的骨質分布在四周，而柔軟的骨髓充滿內腔。在建築結構中常被採用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板結構、空間薄壁結構等都是根據這條結論得來的。
-- 斑馬
斑馬生活在非洲大陸，外形與一般的馬沒有什麼兩樣，它們身上的條紋是為適應生存環境而衍化出來的保護色。在所有斑馬中，細斑馬長得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圓又大，條紋細密且多。斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外，以抵禦天敵。人類將斑馬條紋應用到軍事上是一個是很成功仿生學例子。
昆蟲與仿生
昆蟲個體小，種類和數量龐大，占現存動物的75％以上，遍布全世界。它們有各自的生存絕技，有些技能連人類也自嘆不如。人們對自然資源的利用范圍越來越廣泛，特別是仿生學方面的任何成就，都來自生物的某種特性，本文簡要介紹昆蟲與仿生學。（右為家蠅的眼睛）
蝴蝶與仿生五彩的蝴蝶錦色粲然，如重月紋鳳蝶，褐脈金斑蝶等，尤其是螢光翼鳳蝶，其後翅在陽光下時而金黃，時而翠綠，有時還由紫變藍。科學家通過對蝴 蝶色彩的研究，為軍事防禦帶來了極大的裨益。在二戰期間，德軍包圍了列寧格勒，企圖用轟炸機摧毀其軍事目標和其他防禦設施。蘇聯昆蟲學家施萬維奇根據當時 人們對偽裝缺乏認識的情況，提出利用蝴蝶的色彩在花叢中不易被發現的道理，在軍事設施上覆蓋蝴蝶花紋般的偽裝。因此，盡管德軍費盡心機，但列寧格勒的軍事 基地仍安然無惹，為贏得最後的勝利奠定了堅實的基礎。根據同樣的原理，後來人們還生產出了迷彩服，大大減少了戰斗中的傷亡。
人造衛星在太空中由於位 置的不斷變化可引起溫度驟然變化，有時溫差可高達兩、三網路，嚴重影響許多儀器的正常工作。科學家們受蝴蝶身上的鱗片會隨陽光的照射方向自動變換角度而調 節體溫的啟發，將人造衛星的控溫系統製成了葉片正反兩面輻射、散熱能力相差很大的百葉窗樣式，在每扇窗的轉動位置安裝有對溫度敏感的金屬絲，隨溫度變化可 調節窗的開合，從而保持了人造衛星內部溫度的恆定，解決了航天事業中的一大難題。
甲蟲與仿生屁步甲炮蟲自衛時，可噴射出具有惡臭的高溫液體 「炮彈」，以迷惑、刺激和驚嚇敵害。科學家將其解剖後發現甲蟲體內有3個小室，分別儲有二元酚溶液、雙氧水和生物酶。二元酚和雙氧水流到第三小室與生物酶 混合發生化學反應，瞬間就成為100℃的毒液，並迅速射出。這種原理目前已應用於軍事技術中。二戰期間，德國納粹為了戰爭的需要，據此機理製造出了一種功 率極大且性能安全可靠的新型發動機，安裝在飛航式導彈上，使之飛行速度加快，安全穩定，命中率提高，英國倫敦在受其轟炸時損失慘重。美國軍事專家受甲蟲噴 射原理的啟發研製出了先進的二元化武器。這種武器將兩種或多種能產生毒劑的化學物質分裝在兩個隔開的容器中，炮彈發射後隔膜破裂，兩種毒劑中間體在彈體飛 行的8—10秒內混合並發生反應，在到達目標的瞬間生成致命的毒劑以殺傷敵人。它們易於生產、儲存、運輸，安全且不易失效。螢火蟲可將化學能直接轉變成光 能，且轉化效率達100%，而普通電燈的發光效率只有6%。人們模仿螢火蟲的發光原理製成的冷光源可將發光效率提高十幾倍，大大節約了能量。另外，根據甲 蟲的視動反應機制研製成功的空對地速度計已成功地應用於航空事業中。
蜻蜓與仿生
蜻蜒通過翅膀振動可產生不同於周圍大氣的局部不穩定氣流，井 利用氣流產生的渦流來使自己上升。蜻蜒能在很小的推力下翱翔，不但可向前飛行，還能向後和左右兩側飛行，其向前飛行速度可達72km/小時。此外，蜻蜒的 飛行行為簡單，僅靠兩對翅膀不停地拍打。科學家據此結構基礎研製成功了直升飛機。飛機在高速飛行時，常會引起劇烈振動，甚至有時會折斷機翼而引起飛機失 事。蜻蜒依靠加重的翅痣在高速飛行時安然無恙，於是人們仿效蜻蜒在飛機的兩翼加上了平衡重錘，解決了因高速飛行而引起振動這個令人棘手的問題。
蒼蠅與仿生昆蟲學家研究發現，蒼蠅的後翅退化成一對平衡棒。當它飛行時，平衡棒以一定的頻率進行機械振動，可以調節翅膀的運動方向，是保持蒼蠅身體平 衡的導航儀。科學家據此原理研製成一代新型導航儀——振動陀螺儀，大大改進了飛機的飛行性能LlJ，可使飛機自動停止危險的滾翻飛行，在機體強烈傾斜時還 能自動恢復平衡，即使是飛機在最復雜的急轉彎時也萬無一失。蒼蠅的復眼包含4000個可獨立成像的單眼，能看清幾乎360。范圍內的物體。在蠅眼的啟示 下，人們製成了由1329塊小透鏡組成的一次可拍1329張高解析度照片的蠅眼照像機，在軍事、醫學、航空、航天上被廣泛應用。蒼蠅的嗅覺特別靈敏並能對 數十種氣味進行快速分析且可立即作出反應。科學家根據蒼蠅嗅覺器官的結構，把各種化學反應轉變成電脈沖的方式，製成了十分靈敏的小型氣體分析儀，目前已廣 泛應用於宇宙飛船、潛艇和礦井等場所來檢測氣體成分，使科研、生產的安全系數更為准確、可靠。
蜂類與仿生蜂巢由一個個排列整齊的六稜柱形小 蜂房組成，每個小蜂房的底部由3個相同的菱形組成，這些結構與近代數學家精確計算出來的——菱形鈍角109。28』，銳角70。32』完全相同，是最節省 材料的結構，且容量大、極堅固，令許多專家贊嘆不止。人們仿其構造用各種材料製成蜂巢式夾層結構板，強度大、重量輕、不易傳導聲和熱，是建築及製造航天飛 機、宇宙飛船、人造衛星等的理想材料。蜜蜂復眼的每個單眼中相鄰地排列著對偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太陽准確定位。科學家據此原理研製成功了偏 振光導航儀，早已廣泛用於航海事業中。
其它昆蟲與仿生
跳蚤的跳躍本領十分高強，航空專家對此進行了
生物學家通過對蛛絲的研究製造出高級絲線，抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索。船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿。
響尾蛇導彈等就是科學家模仿蛇的「熱眼」功能和其舌上排列著一種似照相機裝置的天然紅外線感知能力的原理，研製開發出來的現代化武器。
火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。
科研人員通過研究變色龍的變色本領，為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。
科學家研究青蛙的眼睛，發明了電子蛙眼。
白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆，還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的武器—一塊干膠炮彈。
美國空軍通過毒蛇的「熱眼」功能，研究開發出了微型熱感測器。
我國紡織科技人員利用仿生學原理，借鑒陸地動物的皮毛結構，設計出一種KEG保溫面料，並具有防風和導濕的功能。
根據響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理，人類發明了跟蹤追擊的響尾蛇導彈。人類還利用蛙跳的原理設計了蛤蟆夯。人類模仿警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的「電子警犬」。科學家根據野豬的鼻子測毒的奇特本領製成了世界上第一批防毒面具。
仿生學是人類一直使用的方法，如模仿海豚皮而構造的"海豚皮游泳衣"、科學家研究鯨魚的皮膚時，發現其上有溝漕的結構，於是有個科學家就依照鯨魚皮構造，造成一個薄膜蒙在飛機的表面，據實驗可節約能源3%，若全國的飛機都蒙上這樣的表面，每年可節約幾十億。又如有科學家研究蜘蛛，發現蜘蛛的腿上沒有肌肉，有腳的動物會走，主要是靠肌肉的收縮，現在蜘蛛沒有肌肉為什麼會走路？經研究蜘蛛不是靠肌肉的收縮進行走路的，而是靠其中的"液壓"的結構進行走路，據此人們發明了液壓步行機……總之,從自然界得到啟迪,模仿其結構進行發明創造.這就是仿生學. 這是我們向自然界學習的一個方面。
附(仿生學現象簡表):
1。從令人討厭的蒼蠅身上，仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。
2。從螢火蟲到人工冷光；
3。電魚與伏特電池；
4。水母的順風耳，仿照水母耳朵的結構和功能，設計了水母耳風暴預測儀，能提前15小時對風暴作出預報，對航海和漁業的安全都有重要意義。
5。人們根據蛙眼的視覺原理，已研製成功一種電子蛙眼。這種電子蛙眼能像真的蛙眼那樣，准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後，雷達抗干擾能力大大提高。這種雷達系統能快速而准確地識別出特定形狀的飛機、艦船和導彈等。特別是能夠區別真假導彈，防止以假亂真。
電子蛙眼還廣泛應用在機場及交通要道上。在機場，它能監視飛機的起飛與降落，若發現飛機將要發生碰撞，能及時發出警報。在交通要道，它能指揮車輛的行駛，防止車輛碰撞事故的發生。
6。根據蝙蝠超聲定位器的原理，人們還仿製了盲人用的「探路儀」。這種探路儀內裝一個超聲波發射器，盲人帶著它可以發現電桿、台階、橋上的人等。如今，有類似作用的「超聲眼鏡」也已製成。
7。模擬藍藻的不完全光合器，將設計出仿生光解水的裝置，從而可獲得大量的氫氣。
8。根據對人體骨胳肌肉系統和生物電控制的研究，已仿製了人力增強器——步行機。
9。現代起重機的掛鉤起源於許多動物的爪子。
10。屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲。
11。船槳模仿的是鴨的蹼。
12。鋸子學的是螳螂臂，或鋸齒草。
13。蒼耳屬植物獲取靈感發明了尼龍搭扣。
14。嗅覺靈敏的龍蝦為人們製造氣味探測儀提供了思路。
15。壁虎腳趾對製造能反復使用的粘性錄音帶提供了令人鼓舞的前景。
16。貝用它的蛋白質生成的膠體非常牢固，這樣一種膠體可應用在從外科手術的縫合到補船等一切事情上。
16.樹葉的排列和悉尼大劇院的建設。
17.潛水艇和魚的沉浮。
18.響尾蛇和空對空響尾蛇導彈。
19.人們根據章魚發明煙霧彈。
20.根據蛋殼發現拱形的承受力量。
21.飛機飛行時產生的劇烈抖動是根據蜻蜓改善的。
22.變色衣服是學習蝴蝶上的鱗片。
23.防水衣服是仿荷葉造的。
24.滑鼠是仿老鼠的。
都是網路搜的 希望可以幫你解決。。

F. 跳躍或走線機器人的原理

大中小機器人比賽在中國科技大學已經成為一項重大的校園科技活動。本文所實現的四足機器人在2002年的比賽中獲得了亞軍。我們通過一種基於「對角線一致」策略成功地實現了四足機器人的行走，機器人的九個自由度全部由步進電機實現，利用AT89C51單片機控制整個系統。在軟體上利用加速控制思想，從而使機器人的動作更加平滑，結合背景音樂，精確控制機器人的動作，使機器人隨著音樂跳舞。
四足舞蹈機器人的實現策略
陶陽宇，甘業兵，江朝暉
（中國科學技術大學電子科學技術系，安徽合肥，230026）

摘 要：機器人比賽在中國科技大學已經成為一項重大的校園科技活動。本文所實現的四足機器人在2002年的比賽中獲得了亞軍。我們通過一種基於「對角線一致」策略成功地實現了四足機器人的行走，機器人的九個自由度全部由步進電機實現，利用AT89C51單片機控制整個系統。在軟體上利用加速控制思想，從而使機器人的動作更加平滑，結合背景音樂，精確控制機器人的動作，使機器人隨著音樂跳舞。
關鍵詞：四足機器人，行走機器人，對角線一致，步進電機加速控制

A Means of Realization of the Four-Leg Robot
TAO Yang_yu,GAN Ye_bing
JIANG Zhao_hui
(Department of Electronic Science & Technology of USTC,Anhui,Hefei,PRC 230026)

Abstract: The Robot-game contest has become one of the significant scientific activities on campus of USTC(University of Science & Technology of China). The four-leg robot described in this paper won the runner-up in the contest this year(2002). We make it realized that the robot can tread with four legs itself based on consistency of diagonal . The robot has nine articulations which are really nine step-motors. The whole system is commanded by the AT89C51 MCU. We use the method of accelerate-control in the part of software so that the robot can move more smoothly and elegantly to dance in the background music.
Keywords: four-leg robot, mobile robot, consistency of diagonal, accelerate-control of step-motor

1.引言

目前在國外，機器人的研製有了很大的發展，除了傳統的工業控制機器人外，
各種商用，民用機器人也不斷地研製出來。無論在機械結構還是在自動控制上，都向著更高的技術難度進步了。如日本，繼SONY在2002年3月發布雙足行走機器人」SDR—4X」後不久，2002年9月日本又推出新一代行走機器人」PINO」 。

中國科技大學已經連續舉辦了兩屆「大學生Robot-game活動周」等科技活動，引起強烈反響，以及CCTV舉辦的「中國大學生機器人比賽」等一系列活動。促進了機器人研究與製作在大學生中的廣泛開展。

本文中介紹的機器人是一個四足行走式機器人，外形酷似水母，整個身體由四條腿支撐。四條腿在解決平衡性問題上較容易，只需四點共面即可保持整個機器人的平衡。但機器人在行走時，四條腿之間必然有一個協調配合的問題，只有當四條腿邁步一致時才能保證機器人的身體在一個水平面內，保持它的穩定性。否則要麼機器人會傾斜摔倒，要麼動作僵硬不夠平滑。機器人的上部還有三隻手臂，每隻手臂有兩個自由度，可以在程序的控制下揮動手臂，配合腿完成一定的動作。

為了既能夠保持機器人的穩定性，又讓它的動作舒緩平滑，我們提出了一種基於「對角線一致」的行走策略：仿照四足動物的行走方式，先左前腿和右後腿同時邁進，接著右前腿和左後腿同時邁進，形成兩條交叉的對角線，這樣就完成了一個周期的行走動作。以後如此類推。再配合加速電機控制方法，使電機的運轉更加平滑，避開其固有的振動。

以下分機械實現部分和控制部分分別詳述整個機器人的實現。

2.機械實現
機器人的整體視圖：

圖一，俯視圖（點擊得大圖）

圖二，單項輪視圖（點擊得大圖）

一，整個機器人的結構總體上分為上身、腰部和下肢三部分。

上身由頭部和手臂組成。控制的核心部分----電路板以及電源就裝在頭部的圓罩中。每隻手臂由電機連接的前臂和後臂組成。後臂通過電機固定在機身上。前臂和後臂都能自由活動，作出各種動作。在機器人的表演過程中，起著支撐作用的是腰部。腰是用一個深5.0cm，直徑35.0cm的塑料圓筒和一個有機玻璃底盤做成的，這樣的材料結實，有韌性而且重量輕。

在我們的動作設計中，要求機器人腰部可以扭轉。為保持旋轉的均勻、平衡，必然要求電機軸在底盤的中心。我們將控制腰部的電機固定在兩根穿過有機玻璃盤的長螺絲上。然後在頭部底襯盤下對稱地安裝了三個萬向輪，萬向輪可以在有機玻璃底板上自由滾動，大大減少了腰部轉動地摩擦力。同時，腿部電機與控制電路有導線相連，為盡量減少導線的纏繞，我們在有機玻璃底板上設置了一個直徑0.9cm的導管作為導線通道，解決了走線問題。

機器人行走實現的另一個關鍵問題是腿部，我們只用了兩個電機就實現了四條腿的驅動難題，如何設計巧妙的機械結構同時帶動四條腿，又要使行走平穩，我們動了很多腦筋，做了很多嘗試，終於找到一種巧妙的連桿傳動裝置。（如圖3）

圖三，機器人的一個行走周期

由上圖可見，機器人在行走時，的確是「對角線一致」，這種方法保證了行走的平穩性，使得行走得以實現。實際上，這只需後腿上的兩個電機以相同的方向關於豎直線作來回擺動即可。在模擬實際情況腰部、頭部重量時，腰部的旋轉動作要更為自然、流暢，不會出現因電機帶不動而丟步的情況。

讓機器人行走起來，只是完成了工作的第一步，重要的是如何讓九個電機協調一致地配合工作，按照預先設定好的動作翩翩起舞。

3.電路控制
電路控制部分是機器人的心臟。驅動電路板主要由主控晶元部分、信號鎖存部分、電機驅動部分以及電源穩壓部分等組成。

我們的控制晶元採用的是Atmel公司的AT89C051單片機微控制器。主要是由於AT89C051單片機工作主頻可以達到12MHz,內置有兩個16位定時/計數器，並有4k的EPROM,存儲容量大，可反復燒寫1000次。我們的舞蹈機器人可以完成3分21秒的舞蹈動作，動作數據量大。而且在動作過程中要求精確控制，為了使動作平滑流暢，銜接良好，我們要求轉動角度精確到0.1度。這對控制器的工作頻率有一定的要求，在綜合評估了幾個公司的產品，包括Intel 51系列、Motololar、Atmel系列等，最後選擇了AT89C051這一款。

作為一個控制系統，其執行部件是非常重要的。機器人的執行部件就是它的電機部分，目前最常見的控制電機主要有直流電機和步進電機兩大類：直流電機工作原理簡單，一般兩根電源連線，如果帶碼盤等反饋的也不過三根線。但是直流電機難於精確控制，且轉矩較小，功耗大。步進電機恰恰能較精確的控制，轉矩大，但難點在於工作原理較復雜，需要多相激勵。為了最終效果，我們選擇了步進電機，用軟體來進行精確控制。步進電機直接用晶元的I/O口輸出數字脈沖控制，為了使步進電機獲得足夠的轉動力矩，並且動作平緩，在軟體實現時採用了四相加速激勵技術，成功地實現了步進電機的平穩加速。
具體電路圖見圖四。

圖四，控制電路圖（點擊得大圖）

因為在調試或比賽過程中，可能會出現故障等問題，所以我們采樣了復位電路（見圖五），這樣可以及時的調整重啟。

工作過程：
將編制好的舞蹈程序燒寫在單片機的EPROM中，上電復位，由復位電路產生一個電平跳變，送到單片機的RESET腳，同時石英晶體振盪器開始工作，產生12M的時鍾信號，送到單片機的CLK腳，於是程序從ROM的0000H處開始執行。

根據程序的設定，由單片機的 P0,P1,P2,P3口不斷輸出脈沖信號，以ALE信號作時鍾將輸出信號鎖存在鎖存器74LS374中，信號從74LS374輸出到驅動晶元ULN2803中，在ULN2803中，信號被放大，經其反相後的信號直接驅動步進電機工作。我們採用的是4相步進電機，工作電壓＋12V，用共陽極的接法。從ULN2803輸出的信號A、B、C、D，若A=0(低電平)，則表示該步進電機的A相導通，接著再讓B相導通，如果有規律地使4相依次導通:A-B-C-D-A,那麼電機就會轉動起來（見圖五）。

圖五 步進電機4相激勵

電源也是一個關鍵問題，其中，AT89C051電壓為＋5V，而步進電機要求＋12V電壓，考慮到整個機器人對重量的要求，我們採用了10節5號干電池串聯作為電源POWER。＋12V電壓經過MC7805電平轉換成＋5V供給AT89C051，為了保護CPU安全，還增加了若干退耦電容。考慮到AT89C051的帶負載能力有限，我們還給每個口增加了上拉電阻，增強它的的帶負載能力。同時，燈光控制集成片控制七組發光二極體以「追逐」形式旋環閃爍，以增加美感。

3.軟體控制
整個系統採用AT89C51單片機控制，程序採用匯編語言編寫。程序的編寫思路沒有用傳統的查數據表形式，其原因主要是:

(1)舞蹈機器人的動作較多，數據表的內容將很龐大;
(2)數據缺乏可讀性，給程序的閱讀帶來不便；
(3)數據表形式不符合現代軟體編程的思想。

鑒於以上原因，機器人的控製程序採用模塊化的編程思路，首先需要研究機器人的動作特點，將整體的動作進行分解，找到它的基本動作元素，然後通過編寫通用的子程序實現各種基本動作，將這些基本元素作為動作庫零件。而在編寫整個動作時，只需按照要求調用不同的基本元素即可，如果動作有了變化，程序修改起來相當容易，省時省力。這種編程的思想為我們後來程序的修改帶來了很大的方便。

一， 步進電機的驅動特點
步進電機是利用數字脈沖激勵的，通過輸入數字脈沖，如雙四拍AB-BC-CD-DA，電機軸即可轉動一周，但步進電機的激勵頻率如果過低會出現振動現象，啟動頻率過高又會出現丟步的現象，為了克服這種對啟動頻率和轉動力矩的雙重需求，機器人的驅動程序採用了加速激勵技術，脈沖的頻率是通過脈沖延時DELAY子程序來調節的：將加速需要的延時數據做成表的形式存在CPU中，不斷地讀取這個數據表，作為參數傳遞給DELAY子程序

例如：下面就是一個典型的A型電機500MS的加速數據：

圖五，步進電機加速激勵過程

以上就是A型電機在500MS內從靜止加速到500PPS的數據表，表示分成11個階段加速到高速狀態，其中延時數據就是傳遞給DELAY子程序的，調節脈沖的頻率。加速的過程如下：

從以上的加速過程可以看出：在500ms內電機的加速幾乎是以均勻的加速度進行的，這樣可以保證加速過程的平穩性，機器人的動作的平穩性正是來自這種精細的加速激勵技術。

選擇加速激勵技術的原因：
1） 防止低頻時與電機的固有頻率發生共振現象；
2） 成功地實現從低速到高速的平穩加速過程；
3） 採用加速技術後，電機具有自啟動能力，不會出現因突然的阻力而造成的「阻死」現象。

機器人軟體控制模塊如下：

一個典型的A型電機的加速過程amotor.asm程序清單：

；該程序用來驅動A型電機左右各轉120度
DRIVE: MOV 81H,#40H ;避免堆棧指針的影響，81H為SP的物理地址
ACALL INIT ;調用初始化子程序
MOV DPTR,#004FH ;DPTR指向數據表
MOV R0,05H ;開始為向右轉，05H為R5的物理地址
TURN: CLR A
MOVC A,@A+DPTR ;取脈沖數
MOV R3,A ;R3存每階段的脈沖數
STEP: MOV A,#0FH
MOVC A,@A+DPTR ;取該階段的延時數
MOV R4,A ;延時數存R4中
CJNE @R0,#00H,NEXT ;狀態字指針R0到盡頭
MOV R0,05H ;指針復位
NEXT: MOV 80H,@R0 ;輸出脈沖，89H為P2口的物理地址
MOV 90H,@R0
MOV 0A0H,@R0
MOV 0B0H,@R0
INC R0 ;指針下移
ACALL DELAY ;延時
DJNZ R3,STEP ;該階段循環
INC DPTR
DJNZ R2,TURN ;執行下一階段
DEC R6
MOV A,R6
JZ STOP ;總步數結束
MOV R7,#40
REST: MOV R4,#0FFH ;正轉120度，休息
ACALL DELAY
DJNZ R7,REST
MOV R2,#0FH ;加速階段數復位
MOV DPTR,#004FH ;DPTR復位
CJNE R5,#20H,RIGHT ;R5存正反狀態字
LEFT: MOV R5,#25H
MOV R0,05H
SJMP TURN
RIGHT: MOV R5,#20H
MOV R0,05H
SJMP TURN
STOP: SJMP STOP ;停機
;
ORG 004FH
PULETAB: DB 9,10,11,12,14,15,16,17
DB 18,19,108,108,108,108,108
TIMETAB: DB 55,50,45,42,36,33,31,29
DB 27,26,24,24,24,24,24
DELAY1: MOV 08H,#34 ;DELAY1為延時0.1MS的標准子程序
LOOP1: NOP
DJNZ 08H,LOOP1
RET
DELAY: ACALL DELAY1
DJNZ R4,DELAY
RET
INIT: MOV 20H,#33H ;INIT為初始化子程序
MOV 21H,#66H
MOV 22H,#0CCH
MOV 23H,#99H
MOV 24H,#00H ;20H――24H存右轉狀態字
MOV 25H,#33H
MOV 26H,#99H
MOV 27H,#0CCH
MOV 28H,#66H
MOV 29H,#00H ;25H—29H存左轉狀態字
MOV R5,#20H ;R5暫存狀態地址
MOV R6,#14H ;前進10大步
MOV R2,#0FH ;階段數
RET
END

以上就是一個典型的電機加速驅動過程，其主要的思想是：通過有規律的變化的延時程序來控制送往步進電機的脈沖的快慢，從而使電機得到逐漸加快的脈沖激勵，穩定的實現加速過程，而不會出現因為脈沖的陡然加快而抖動的現象。
完整的機器人舞蹈動作程序比這段程序復雜的多，要牽涉到多個電機的協調動作以及舞動動作的配合與連貫，其中主要的是DRIVE子程序，限於篇幅，在此不能一一列出，完整的驅動程序可與筆者聯系。（email:[email protected]）

4.總 結
通過基於「對角線一致」的行走策略，我們成功地實現四足行走式機器人，並利用我們的電機加速激勵的軟體控制方法，使機器人能隨著音樂完成相應的舞蹈動作，在中國科技大學2002年Robot-game 比賽中奪得了亞軍，充分證明了這種方案的可行性。

參 考 文 獻
[1].胡漢才.《單片機原理及其介面技術》. 清華大學出版社. 1996.7
[2].李 華. 《MCS-51系列單片機實用介面技術》. 北京航空航天大學出版社. 1993.8

還有這里也有(機器人技術論壇)http://www.robotdiy.com/phpbb2/viewtopic.php?p=52647

G. 有趣的仿生學

仿生學是一門既古老又年輕的學科。

人們研究生物體的結構與功能工作的原理，並根據這些原理發明出新的設備、工具和科技，創造出適用於生產，學習和生活的先進技術。

仿生學一詞是1960年由美國斯蒂爾根據拉丁文「bios（生命方式的意思）」和字尾「nlc（『.具有……的性質』的意思）」構成的。這個詞語大約從1961年才開始使用。某些生物具有的功能迄今比任何人工製造的機械都優越得多，仿生學就是要在工程上實現並有效地應用生物功能的一門學科。

例如關於信息接受（感覺功能）、信息傳遞（神經功能）、自動控制系統等，這種生物體的結構與功能在機械設計方面給了很大啟發。可舉出的仿生學例子，如將海豚的體形或皮膚結構（游泳時能使身體表面不產生紊流）應用到潛艇設計原理上。

(7)一種仿生機械馬的行走裝置擴展閱讀：

人類仿生：

自古以來，自然界就是人類各種技術思想、工程原理及重大發明的源泉。

種類繁多的生物界經過長期的進化過程，使它們能適應環境的變化，從而得到生存和發展。勞動創造了人類。人類以自己直立的身軀、能勞動的雙手、交流情感和思想的語言，在長期的生產實踐中，促進了神經系統尤其是大腦獲得了高度發展。因此，人類無與倫比的能力和智慧遠遠超過生物界的所有類群。

人類通過勞動運用聰明的才智和靈巧的雙手製造工具，從而在自然界里獲得更大自由。人類的智慧不僅僅停留在觀察和認識生物界上，而且還運用人類所獨有的思維和設計能力模仿生物，通過創造性的勞動增加自己的本領。魚兒在水中有自由地游來游去的本領，人們就模仿魚類的形體造船，以木槳仿鰭。

相傳早在大禹時期，我國古代勞動人民觀察魚在水中用尾巴的搖擺而游動、轉彎，他們就在船尾上架置木槳。通過反復的觀察、模仿和實踐，逐漸改成櫓和舵，增加了船的動力，掌握了使船轉彎的手段。這樣，即使在波濤滾滾的江河中，人們也能讓船隻航行自如。

鳥兒展翅可在空中自由飛翔。據《韓非子》記載魯班用竹木作鳥「成而飛之，三日不下」。然而人們更希望仿製鳥兒的雙翅使自己也飛翔在空中。

早在四百多年前，義大利人列奧納多·達·芬奇和他的助手對鳥類進行仔細的解剖，研究鳥的身體結構並認真觀察鳥類的飛行。設計和製造了一架撲翼機，這是世界上第一架人造飛行器。

以上這些模仿生物構造和功能的發明與嘗試，可以認為是人類仿生的先驅，也是仿生學的萌芽。

2019年10月4日，瑞士等國研究人員開發出一種仿生假腿，可讓使用者有自然「觸地」的感覺，且無需大腦刻意控制設備即可行走。

H. 和仿生有關的儀器有哪些

蒼蠅與宇宙飛船 令人厭惡的蒼蠅，與宏偉的航天事業似乎風馬牛不相及，但仿生學卻把它們嚴密地聯系起來了。 蒼蠅是聲名狼藉的「逐臭之夫」，但凡腥臭齷齪的中央，都有它們的蹤跡。蒼蠅的嗅覺特地靈敏，遠在幾千米外的氣息也能嗅到。但是蒼蠅並沒有「鼻子」，它靠什麼來充任嗅覺的呢? 原本，蒼蠅的「鼻子」——嗅覺感受器散布在頭部的一對觸角上。 每個「鼻子」只要一個「鼻孔」與外界相通，內含上百個嗅覺神經細胞。若有氣息進入「鼻孔」，這些神經立刻把氣息撫慰改動成神經電脈沖，送往大腦。大腦依據不同氣息肉體所發生的神經電脈沖的不同，就可區別出不同氣息的肉體。因此，蒼蠅的觸角像是一台靈敏的氣體剖析儀。 仿生學家由此失掉啟示，依據蒼蠅嗅覺器的構造和功用，仿製成一種十分奇特的小型氣體剖析儀。這種儀器的「探頭」不是金屬，而是活的蒼蠅。就是把十分纖細的微電極插到蒼蠅的嗅覺神經上，將指點進去的神經電信號經電子線路縮小後，送給剖析器；剖析器一經覺察氣息肉體的信號，便能收回警報。這種儀器曾經被裝置在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。 這種小型氣體剖析儀，也可丈量潛水艇和礦井裡的有害氣體。應用這種原理，還可用來改良計算機的輸入裝置和相關氣體色層剖析儀的構造原理中。 從螢火蟲到野生冷光 自從人類創造了電燈，生活變得便利、豐厚多了。但電燈只能將電能的很少一局部改動成可見光，其他大局部都以熱能的方式糜費掉了，而且電燈的熱射線有害於人眼。那麼，有沒有隻發光不發熱的光源呢? 人類又把目光投向了大自然。 在自然界中，有許多生物都能發光，如細菌、真菌、蠕蟲、軟體植物、甲殼植物、昆蟲和魚類等，而且這些植物收回的光都不發生熱，所以又被稱為「冷光」。 在眾多的發光植物中，螢火蟲是其中的一類。螢火蟲約有1 500種,它們收回的冷光的顏色有黃綠色、橙色，光的亮度也各不相同。螢火蟲收回冷光不只具有很高的發光效率，而且收回的冷光一般都很溫和，很適宜人類的眼睛，光的強度也比擬高。因此，生物光是一種人類夢想的光。 迷信家研討覺察，螢火蟲的發光器位於腹部。這個發光器由發光層、透明層和反射層三局部組成。發光層具有幾千個發光細胞，它們都含有熒光素和熒光酶兩種肉體。在熒光酶的作用下，熒光素在細胞內水分的參與下，與氧化合便收回熒光。螢火蟲的發光，實質上是把化學能改動成光能的進程。 早在40年代，人們依據對螢火蟲的研討，創造了日光燈，使人類的照明光源發生了很大變化。近年來，迷信家先是從螢火蟲的發光器中分別出了純熒光素，事先又分別出了熒光酶，接著，又用化學方法野生合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充溢爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由於這種光沒有電源，不會發生磁場，因此可以在生物光源的照明下，做肅清磁性水雷等任務。 往常，人們已能用摻和某些化學肉體的方法失掉相似生物光的冷光，作為平安照明用。 電魚與伏特電池 自然界中有許多生物都能發生電，僅僅是魚類就有500餘種 。人們將這些能放電的魚，統稱為「電魚」。 各種電魚放電的身手各不相同。放電才幹最強的是電鰩、電鯰和電鰻。中等大小的電鰩能發生70伏左右的電壓,而非洲電鰩能發生的電壓高達220伏；非洲電鯰能發生350伏的電壓；電鰻能發生500伏的電壓，有一種南美洲電鰻竟能發生高達880伏的電壓，稱得上電擊冠軍,聽說它能擊斃像馬那樣的大植物。 電魚放電的微妙終究在哪裡?經過對電魚的解剖研討， 終究覺察在電魚體內有一種奇特的發電器官。這些發電器是由許多叫電板或電盤的半透明的盤形細胞形成的。由於電魚的種類不同，所以發電器的外形、位置、電板數都不一樣。電鰻的發電器呈棱形，位於尾部脊椎兩側的肌肉中；電鰩的發電器形似扁平的腎臟，陳設在身體中線兩側，共有200萬塊電板;電鯰的發電器根源於某種腺體，位於皮膚與肌肉之間,約有500萬塊電板。單個電板發生的電壓很微小，但由於電板很多，發生的電壓就很大了。 電魚這種特殊的身手，惹起了人們極大的興味。19世紀初，義大利物理學家伏特，以電魚發電器官為模型，想像出世界上最早的伏打電池。由於這種電池是依據電魚的自然發電器想像的,所以把它叫做「天然電器官」。對電魚的研討，還給人們這樣的啟示：假設能勝利地模擬電魚的發電器官，那麼，船舶和潛水艇等的動力效果便能失掉很好的處置。 水母的迎風耳 「燕子低飛行將雨，蟬鳴雨中天放晴。」生物的行為與天氣的變化有肯定聯系。內地漁民都知道，生活在沿岸的魚和水母成批地游向大海，就預示著風暴即未降臨。 水母，又叫海蜇，是一種新鮮的腔腸植物，早在5億年前,它就漂浮在陸地里了。這種高等植物有預測風暴的天賦，每當風暴降臨前，它就游向大海避難去了。 原本，在藍色的陸地上，由氣氛和波浪抵觸而發生的次聲波 (頻次為每秒8—13次)，總是風暴降臨的前奏曲。這種次聲波人耳無法聽到，小小的水母卻很愚鈍。仿生學家覺察，水母的耳朵的共振腔里長著一個細柄，柄上有個小球，球內有塊小小的聽石，當風暴前的次聲波沖擊水母耳中的聽石時，聽石就撫慰球壁上的神經感受器，於是水母就聽到了正在降臨的風暴的隆隆聲。 仿生學家仿照水母耳朵的構造和功用，想像了水母耳風暴預測儀，相當准確地模擬了水母感受次聲波的器官。把這種儀器裝置在艦船的前甲板上，當接遭到風暴的次聲波時，可令旋轉360°的喇叭自行中止旋轉,它所指的方向，就是風暴行進的方向；指示器上的讀數即可告知風暴的強度。這種預測儀能提早15小時對風暴作出預告，對航海和漁業的平安都有主要意義。 -- 構造構件 關於構件，在截面面積相同的狀況下，把資料盡可能放到遠離中和軸的位置上，是有效的截面外形。幽默的是，在自然界許多動植物的組織中也表現了這個結論。例如：「疾風知勁草」，許多能接受狂風的植物的莖部是維管狀構造，其截面是空心的。支持人承重和活動的骨骼，其截面上密實的骨質散布在周圍，而穩固的骨髓充溢內腔。在修建構造中常被採用的空心樓板、箱形大梁、工形截面鈑梁以及折板構造、空間薄壁構造等都是依據這條結論得來的。 -- 斑馬 斑馬生活在非洲海洋，外形與一般的馬沒有什麼兩樣，它們身上的條紋是為順應生活環境而衍化進去的維護色。在一切斑馬中，細斑馬長得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圓又大，條紋細密且多。斑馬常與草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鴕鳥等共外，以抵禦天敵。人類將斑馬條紋運用到軍事上是一個是很勝利仿生學例子。。 補充（ 最新開展）： 仿生學與遺傳學的整合是系統生物工程（systems bio-engineering）的理念，也就是開展遺傳工程的仿生學。野生基因重組、轉基因技術是自然重組、基因轉移的模擬，還自然葯物分子、生物高分子的野生合成是分子水平的仿生，野生神經元、神經網路、細胞自效果是細胞系統水平的仿生，跟隨單基因遺傳學、單基因轉移開展到多基因系統調控研討的系統遺傳學（system genetics）、多基因轉基因的合成生物學（synthetic biology），以及納米生物技術（nano-biotechnology）、生物計算（bio - 。putation、DNA計算機技術的系統生物工程開展，仿生學曾經片面開展到一個從分子、細胞到器官的野生生物系統（artificial biosystem）開拓的時期。 人類的創造——來自植物的靈感迷信家依據火野豬的鼻子測毒的奇特身手製成了世界上第一批防毒面具。火箭升空應用的是水母、墨魚反沖原理。科研人員經過研討變色龍的變色身手，為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。迷信家研討青蛙的眼睛，創造了電子蛙眼。美國空軍經過毒蛇的「熱眼」功用，研討開拓出了微型熱感測器。人類還應用蛙跳的原夢想像了蛤蟆夯(hang)。人類模擬警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的「電子警犬」。 仿生與高科技 迷信家經過對海豚游泳阻力小的研討創造了能提高魚雷航速的野生海豚皮；以及模擬袋鼠在沙漠活動方式的無輪汽車(騰躍機)等。 前蘇聯迷信院植物研討所的迷信家在企鵝王的啟示下，他們想像了一種新型汽車－－「企鵝王」牌極地越野汽車。這種汽車的開闊的底部，直接貼在雪面上，用輪勺撐動著行進，行駛速度可達50公里／小時。 迷信家模擬昆蟲製造了太空機器人。 澳大利亞國立大學的一個科研小組經過對幾種昆蟲的研討，曾經研製出一個小型的導航和飛行掌握裝置。這種裝置可以用來裝備用於火星調查的小型飛行器。 英國迷信家在仿生學啟示下，正在研製一種可以靠尾鰭擺動以S形「游水」的潛艇新式潛艇的主要創新之處是運用了被稱為「象鼻致動器」的裝置。「象鼻」由一組用薄而穩固的資料做成的軟管組成，模擬肌肉活動，推進鰭的活動。這種新式潛艇可以充任水底掃雷潛艇，用來湊合最細微的聲響或攪擾便會引爆的水雷。 2011-10-24 11:20:57

I. 動物仿生學的些發明（至少10個，越多越好）

生物學家通過對蛛絲的研究製造出高級絲線，抗撕斷裂降落傘與臨時吊橋用的高強度纜索。船和潛艇來自人們對魚類和海豚的模仿。
響尾蛇導彈等就是科學家模仿蛇的「熱眼」功能和其舌上排列著一種似照相機裝置的天然紅外線感知能力的原理，研製開發出來的現代化武器。
火箭升空利用的是水母、墨魚反沖原理。
科研人員通過研究變色龍的變色本領，為部隊研製出了不少軍事偽裝裝備。
科學家研究青蛙的眼睛，發明了電子蛙眼。
白蟻不僅使用膠粘劑建築它們的土堆，還可以通過頭部的小管向敵人噴射膠粘劑。於是人們按照同樣的原理製造了工作的武器—一塊干膠炮彈。
美國空軍通過毒蛇的「熱眼」功能，研究開發出了微型熱感測器。
我國紡織科技人員利用仿生學原理，借鑒陸地動物的皮毛結構，設計出一種KEG保溫面料，並具有防風和導濕的功能。
根據響尾蛇的頰窩能感覺到0.001℃的溫度變化的原理，人類發明了跟蹤追擊的響尾蛇導彈。人類還利用蛙跳的原理設計了蛤蟆夯。人類模仿警犬的高靈敏嗅覺製成了用於偵緝的「電子警犬」。科學家根據野豬的鼻子測毒的奇特本領製成了世界上第一批防毒面具。
1、球型宮殿：非洲文鳥用喙和腳巧妙編織而成的圓巢，它從一個圓支架做起，形成一個圓球最後再將其懸掛在樹枝上。
2、穩定的輕質結構：田蜂築造的紙盒型巢十分精緻，它雖然是一種輕質結構，但有令人難以置信的穩定性。
3、完美的膠合：織網蟻的巢是用樹葉粘合而成。它們的幼蟲能夠吐出粘合劑，是理想的"膠水瓶"。
4、樹上圓塔住宅：樓群居雀的居所看起來就像架在樹上的一個搖搖欲墜的柴草堆，但其結構十分牢固，能夠維持幾十年，經常是到樹不堪重負被壓斷為止。
5、樹杈上的"灶"灶：鳥的巢是用粘土砌成的，一般選在較為安穩的樹杈上。一個巢大約需要2500粒粘土，都是灶鳥用喙銜來的。
6、平台建築群：熱帶無刺蜂用蜂蠟建築蜂巢，層層疊疊結合在一起，通常有40層，外表看起來就像是電影《星球大戰》中的航天飛船，能夠安置10萬戶"居民"。
7、帶空調的古堡：白蟻能夠通過一種匪夷所思的管道系統改善巢內的溫度狀況，白天製冷，夜裡供暖。
水母幾乎全部由水構成，它身體中的水分實際上佔到了百分之九十八，組成它身體的分子之間，有著大量的液體，經過提煉就能從中獲得日常用的聚合膠
我國古代著名工匠魯班，上山伐樹時，被絲矛草割破了手。他覺得奇怪，一棵小草怎麼會這樣厲害？經過仔細觀察，他發現絲茅草葉子的邊緣長著許多鋒利的細齒。於是魯班發明了木工用的鋸子。
蒼蠅並沒有「鼻子」，它靠什麼來充當嗅覺的呢? 原來，蒼蠅的「鼻子」——嗅覺感受器分布在頭部的一對觸角上。仿製成功一種十分奇特的小型氣體分析儀。這種儀器已經被安裝在宇宙飛船的座艙里，用來檢測艙內氣體的成分。也可測量潛水艇和礦井裡的有害氣體。利用這種原理，還可用來改進計算機的輸入裝置和有關氣體色層分析儀的結構原理中。
早在40年代，人們根據對螢火蟲的研究，創造了日光燈，近年來，科學家先是從螢火蟲的發光器中分離出了純熒光素，後來又分離出了熒光酶，接著，又用化學方法人工合成了熒光素。由熒光素、熒光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充滿爆炸性瓦斯的礦井中當閃光燈。由於這種光沒有電源，不會產生磁場，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。
19世紀初，義大利物理學家伏特，以電魚發電器官為模型，設計出世界上最早的伏打電池。因為這種電池是根據電魚的天然發電器設計的,所以把它叫做「人造電器官」。
建築上模仿貝殼修造的大跨度薄殼建築，模仿股骨結構建造的立柱，既消除應力特別集中的區域，又可用最少的建材承受最大的載荷。軍事上模仿海豚皮膚的溝槽結構，把人工海豚皮包敷在船艦外殼上，可減少航行揣流，提高航速；
在搞清森林害蟲舞毒蛾性引誘激素的化學結構後，合成了一種類似有機化合物，在田間捕蟲籠中用千萬分之一微克，便可誘殺雄蟲；