鲨鱼装与机器鱼──仿生减阻与仿生推进

鲨鱼皮肤结构及其仿生材料的应用研究鲨鱼皮肤是自然界中最引人注目的结构之一。

它的结构非常独特，具有良好的防护和减阻特性。

在过去的几十年里，研究人员一直在研究鲨鱼皮肤的结构，以期能够制造出类似的仿生材料。

这种材料有望被应用于飞行器、船舶、水下机器人、医疗设备等领域，提高其飞行和游动效率，以及防护能力。

鲨鱼皮肤的结构鲨鱼皮肤的表面被许多类似于牙齿的小结构覆盖，这些牙齿状的结构称为鳞片。

与其他鱼类的鳞片不同，鲨鱼鳞片的顶部是锥形的，向后倾斜。

当水流经过鳞片时，流线被分隔成多个小流线，从而减小了阻力，并使水流更加平滑地穿过鲨鱼身体。

而且，鲨鱼皮肤表面的小凸起还能增加摩擦力，使鲨鱼在游泳时更易于操控方向和速度。

除了鳞片外，鲨鱼皮肤中还有一种称为粒细胞的结构。

在皮肤里面，粒细胞和鲨鱼神经系统相连，能够探测外部的温度、压力和电场等物理量。

这些感觉器官能够帮助鲨鱼快速找到猎物，同时也能提醒鲨鱼身体周围的危险情况。

仿生材料的应用随着对鲨鱼皮肤结构研究的深入，科学家们逐渐认识到了其在仿生材料制造方面的潜力。

仿生材料是通过模仿生物的结构、物理或化学特性制造出来的一种材料。

仿生材料具有很多优点，如轻量、刚性、柔韧、防护和减阻等性能。

因此，它们在工业、医疗和航空航天等领域有广泛的应用。

目前，仿生材料的应用主要集中在飞行器和船舶领域。

由于鲨鱼皮肤的减阻和防护效果，仿生材料可以应用于翼型表面和船体表面，提高其飞行和游泳效率。

此外，仿生材料还可以被广泛应用于水下机器人、医疗设备等领域。

在水下机器人领域，仿生材料可以使机器人更好地适应水下环境，并提高其操作性和控制性。

在医疗设备领域，仿生材料可以用于制造血管支架、人工关节等医用材料，以及用于修复神经元和人体组织等方面。

总结鲨鱼皮肤结构以其独特的物理特性一直以来都受到科学家的关注。

它将我们的关注从传统的材料转移到了仿生材料，具有更好的应用前景。

通过研究鲨鱼皮肤的结构，人们可以制造出类似的仿生材料，以提高机器人、船舶、飞行器和医疗设备等产品的防护和减阻能力。

仿生学在机械工程设计中的运用引言随着科学技术的不断发展，仿生学在机械工程设计中的应用逐渐被认识和重视。

仿生学是生物学与工程学的交叉学科，通过研究生物系统的结构、功能和运作原理，将其运用于机械工程设计中，可以帮助工程师解决各种设计问题，并提供创新的设计思路。

本文将介绍仿生学在机械工程设计中的运用，并探讨其优势和局限性。

一、仿生学在流体力学设计中的运用仿生学在流体力学设计中的应用已经取得了显著的成果。

例如，借鉴鲨鱼的皮肤纹理和肌肉结构，可以设计出减阻、降噪的船舶外表面材料。

仿生学原理还可以用于改善飞机的气动性能，如模仿翅膀上的微小结构设计新型的翼面材料，降低空气湍流产生的阻力。

此外，仿生学还可以应用于涡轮机的设计中，通过研究鸟类的飞行机制来改进涡轮叶片的形状和材料选择，提高涡轮机的效率。

二、仿生学在材料科学设计中的运用仿生学在材料科学设计中的应用可以帮助工程师开发具有特殊功能的新材料。

例如，借鉴蚕丝的结构和纺丝技术，可以制造出轻巧、坚韧的仿生材料，具有广泛的应用前景。

此外，仿生学还可以应用于制造纳米材料，通过模仿植物叶片的微纹理来设计新型的纳米材料，提高材料的力学性能和表面性能。

三、仿生学在机械结构设计中的运用仿生学在机械结构设计中的应用可以改善机械系统的性能和效率。

例如，通过仿生学原理来设计新型的车轮结构，可以减少摩擦阻力，提高汽车的燃油经济性。

仿生学还可以应用于机器人的设计中，通过研究昆虫的运动机制和身体结构来改善机器人的运动能力和灵活性。

此外，仿生学还可以应用于高层建筑的结构设计，通过模仿树木的结构来提高建筑的稳定性和抗风能力。

四、仿生学在机械系统控制中的运用仿生学在机械系统控制中的应用可以提高机械系统的自适应性和智能化程度。

例如，通过模仿蚂蚁的协作行为来设计多机器人系统，可以实现机器人之间的协同工作，提高整个系统的效率和灵活性。

仿生学还可以应用于自动驾驶系统的设计中，通过研究昆虫的视觉和感知机制来改善自动驾驶系统的感知能力和决策能力。

鲨鱼皮仿生减阻表面的制备方法制备鲨鱼皮仿生减阻表面的方法有多种，以下是其中一种制备方法：
1.准备材料：选用合适的基材，如金属、聚合物或陶瓷等。

根据基材的形状和尺寸，准备相应的模具。

2.模具制作：根据鲨鱼皮的结构，设计模具的形状和图案。

可以使用CAD软件进行设计，然后将设计好的图案输出到激光切割机或刻蚀机上，制作出模具。

3.涂覆材料：将基材放置在模具上，然后使用涂覆方法将模具上的图案转移到基材上。

常用的涂覆材料包括聚合物、金属或陶瓷等。

4.固化：根据所选涂覆材料的性质，选择适当的固化方式。

固化方式可以是热固化、光固化或电子束固化等。

5.脱模：在涂覆和固化完成后，将基材从模具上脱下来，得到具有鲨鱼皮仿生结构的表面。

6.后处理：根据需要，对制备好的表面进行后处理，如清洗、抛光或抗氧化处理等。

通过以上方法，可以制备出具有鲨鱼皮仿生结构的减阻表面。

这种表面的减阻性能取决于多个因素，包括基材的性质、涂覆材料的性质、模具的设计和制备工艺等。

因此，在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的制备方法和工艺参数。

1。

鲨鱼皮的仿生原理概述鲨鱼皮的仿生原理是指通过模仿鲨鱼皮表面的特殊结构和纳米级细节，将其应用于人造材料的设计中，以达到减阻、抗污、减噪和减摩等效果的技术。

鲨鱼皮的独特外观和功能使得仿生原理成为求解工程和科学问题的灵感来源。

鲨鱼皮的特殊结构鲨鱼皮独特的特殊结构是鲨鱼在长期进化过程中适应海洋环境而形成的。

其表面由许多小鳞片组成，这些鳞片呈V形排列，类似于一排瓦片。

鳞片上还有很多微小的凸起，形成了一系列细小的纳米级刺毛。

这种结构使得鲨鱼表面变得光滑，水流在鲨鱼身上顺畅流过，从而减少了水流的阻力。

仿生原理在人造材料中的应用1. 减阻鲨鱼皮的仿生原理可以应用于交通工具和建筑物表面的设计，减少空气或流体的阻力。

将鲨鱼皮的表面结构应用于飞机、汽车等交通工具的外壳，可以使空气更顺畅地流过，降低飞行阻力和空气阻力，提高运载效率和燃油利用率。

2. 抗污鲨鱼皮的仿生原理还可以应用于防污材料的设计。

仿鲨鱼皮的表面纳米级刺毛能有效减少污物的黏附，使其随水流被冲刷掉。

这种特性可以应用于建筑物外墙、玻璃窗等地方，减少污渍的附着和积累，保持建筑物的清洁。

3. 减噪鲨鱼皮的仿生原理在声学领域有着广泛的应用。

仿鲨鱼皮的材料可以有效阻隔声音的传播，降低噪音污染。

将仿生材料应用于室内隔音墙、隔音门等，可以提供一个更安静的环境，改善生活质量。

4. 减摩鲨鱼皮在水中具有出色的减摩特性。

仿鲨鱼皮的材料可以用于水泵、船舶等机械设备的摩擦减少。

将仿生原理应用于水动力学设计中，可以降低摩擦损失，提高机械设备的工作效率。

仿生原理的优势与挑战优势1.减阻：仿生材料能够降低阻力，提高空气或流体运动效率。

2.抗污：仿鲨鱼皮的表面结构具有自洁功能，减少了清洁维护的频率。

3.减噪：仿生原理在隔音领域有着广泛的应用，可以创造一个更安静的环境。

4.减摩：仿生材料能够降低机械设备的摩擦损失，提高工作效率。

挑战1.制造成本：制造仿生材料和结构需要专业技术和大量资金投入。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811265157.1(22)申请日 2018.10.29(71)申请人 厦门大学地址 361005 福建省厦门市思明南路422号(72)发明人 谢其宸　何汶峰　任露露　张宇　杨晨　张颖　吕巧伶　(74)专利代理机构 厦门南强之路专利事务所(普通合伙) 35200代理人 张素斌(51)Int.Cl.B63H 1/36(2006.01)B63G 8/14(2006.01)B63G 8/20(2006.01)(54)发明名称一种仿生机器鲨鱼(57)摘要一种仿生机器鲨鱼，涉及仿生水下潜器领域，包括鱼头、胸鳍系统、背鳍、鱼身骨架、设备舱和鱼尾驱动系统；所述鱼头与鱼身骨架通过头部舵机连接，头部舵机固定在鱼身骨架前部，可以控制鱼头左右摇摆；所述胸鳍系统通过改变胸鳍角度实现机器鲨鱼运动中的上浮下潜；背鳍固定在鱼身骨架上，鱼身骨架内放置设备舱，鱼身骨架上开有螺丝孔，用以连接舵机以及其他扩展设备；设备舱内放置单片机和电池等；鱼尾驱动系统通过联动件牵引实现主舵机带动整个尾部柔性摆动，最后一个尾部关节有尾鳍舵机，单独控制尾鳍摆动。

本发明结构简单，仿生效果逼真，扩展性强，可实现水下三维运动。

权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 109319075 A 2019.02.12C N 109319075A1.一种仿生机器鲨鱼，其特征在于：包括鱼头、胸鳍系统、鱼身骨架、设备舱和鱼尾驱动系统；所述鱼头包括鱼头外壳和头部舵机，所述鱼头外壳和头部舵机连接，所述头部舵机设于鱼身骨架的前部；所述胸鳍系统包括胸鳍舵机和连接在胸鳍舵机上的胸鳍；所述胸鳍舵机装接于鱼身骨架前部的侧面；所述设备舱安装于鱼身骨架内，设备舱内装有单片机和电池；所述鱼尾驱动系统包括尾部关节、主舵机、主舵盘、联动件和弹性件；所述主舵机设于鱼身骨架的后部，主舵机连接主舵盘；所述尾部关节通过联动件与主舵盘连接；所述弹性件设于尾部关节内并贯穿尾部关节。

仿生学：自然界启发的创新设计
仿生学，作为一门源于生物学的跨学科领域，正在为现代科技和设计带来革命性的影响。

它以自然界的生物系统和生物结构为模板，试图解决人类面临的各种技术和设计难题。

在仿生学的启发下，科学家们发现了许多令人惊叹的创新设计。

例如，鸟类的飞行启发了航空工程师开发更加高效的飞行器设计，如飞机翼的结构和动力系统的优化。

另一个例子是鲨鱼皮肤表面微结构的仿效，帮助研发了减阻涂层和水下机器人的设计，使其更加流线型和高效。

在医疗领域，仿生学也有着重要的应用。

通过模仿植物的细胞壁结构，科学家们开发出了更加生物相容性的药物传递系统和人造器官材料，极大地改善了医疗治疗效果和患者的生活质量。

此外，仿生学还在材料科学、建筑设计和可持续发展领域展现了其潜力。

例如，蜘蛛丝的强度和柔韧性启发了新型材料的开发，用于制造更轻、更强的建筑结构和服装。

仿生学的原则还推动了生物多样性保护和生态系统管理的创新方法，使我们能够更好地与自然共生。

总之，仿生学不仅是一种技术或设计方法，更是一种从自然中汲取智慧的哲学。

通过深入理解和模仿自然界的精妙设计，人类可以创造出更加智能、高效和可持续的解决方案，为未来的科技发展和人类社会的进步注入新的活力和希望。

仿生学在农机减阻中的应用董铭强【摘要】在农业机械化的推广过程中，阻力过大是制约其发展的重要因素，而仿生学提出了解决此问题的新思路。

详细介绍非光滑表面脱附减阻、减粘降阻的机理，及其在农机减阻方面的应用现状，为仿生学在农机设计中的应用提供参考。

%With the popularization of agricultural mechanization, many problems are becoming more and more serious, high resistance is an important problem to restrict the development of agricultural mechanization and the promotion, and bionics appears to be able to solve the problem. This article gives a detailed description of the mechanism of smooth surface desorption drag and reducing adhesion and re-sistance and its application status in agricultural drag reduction, so as to provide reference for the application of Bionics in the design of agricultural machinery.【期刊名称】《农业科技与装备》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P30-32)【关键词】仿生学;农机;脱附减阻;机理;减粘降阻【作者】董铭强【作者单位】沈阳农业大学工程学院，沈阳 110866【正文语种】中文【中图分类】Q811;S220.1仿生学是20世纪60年代出现的一门新型边缘学科，是指人类模仿生物功能发明创造技术结构的科学。

基于仿生的船体防污减阻协同作用及其进展随着人们对海洋环境和生态保护意识的逐渐提高，船舶防污减阻技术愈发受到关注。

仿生学是一种以自然界生物体结构、功能和生态系统为蓝本，研究新材料、新结构、新系统和新思想的综合性交叉科学。

近年来，越来越多的科研人员将仿生学应用于船体防污减阻技术，并获得了一定的进展。

减阻技术是提高船舶速度、降低燃油消耗的有效手段。

在仿生学的研究中，海洋生物的身体表面被证明可以降低水流阻力，从而实现减阻的目的。

最具代表性的研究是对鲨鱼皮肤的仿生。

鲨鱼皮肤的表面由数以百万计的细小锥形结构组成，这些锥形结构可以使水流更加流畅地贴在鲨鱼身体表面，从而减少了水的阻力。

仿生学家将鲨鱼皮肤表面的锥形结构应用于船体表面，发现可以大幅度降低水流阻力，从而使船体速度得到提高，同时减少燃油消耗。

除了减阻技术，防污技术也是船体保护的重要手段。

船底长期暴露在海水中，会受到来自贝藻类、海洋微生物等生物的污染，这些生物依附在船底表面形成附着生物群落，导致船体表面光滑度降低，增加水流阻力，同时也会降低船体的耐腐蚀性能，直接威胁船舶的安全。

在仿生学的研究中，海洋生物的身体表面被证明具有防污的能力。

例如在贝类壳体表面的微观结构中，存在高度分层有序的钙化后的有机物层，这种有机物层上的微观结构可以减少贝类表面被附着的生物数量和吸附能力，从而减少污染的发生。

仿生学家将贝类壳体表面的微观结构应用于船体表面，发现可以减少船底附着生物的数量和生物的吸附能力，从而实现了防污的目的。

仿生技术在船体防污减阻技术中的应用，不仅可以提高船体的性能，同时还可以减少环境污染。

例如，使用仿生技术可以减少船底附着生物的数量，从而减少生物的损伤和死亡，对于海洋环境的保护具有积极的作用。

在仿生技术的研究中，存在一些挑战和问题，例如如何将仿生技术与传统船体构造相结合、仿生技术的可靠性和强度等问题。

此外，仿生技术的应用需要跨学科的交流和合作，包括材料学、生物学、机械学等多个学科。

鲨鱼皮泳衣原理
鲨鱼皮泳衣是一种专门为游泳运动员设计的高科技泳衣，它采用了仿生学原理和先进的材料技术，能够显著提高游泳员的水性能。

其原理主要包括两个方面，水动力学设计和材料科学技术。

首先，鲨鱼皮泳衣的水动力学设计是其性能优越的关键。

鲨鱼是世界上最快的鱼类之一，其皮肤表面有着独特的细小齿状结构，这种结构可以降低水流阻力，提高游泳速度。

仿生学原理启发了科学家们，他们通过模仿鲨鱼皮肤的微小纹理设计出了类似的泳衣表面结构，使泳衣在水中的运动更加流畅，减少了水流阻力，提高了游泳员的速度和稳定性。

其次，鲨鱼皮泳衣采用了先进的材料科学技术。

泳衣的材料是由高科技合成纤维材料制成的，具有轻、薄、柔韧、抗拉伸等特点。

这种材料不仅能够减少泳衣的重量，降低游泳员的水阻，还能够提供出色的抗拉伸性能，使泳衣更贴合游泳员的身体，减少水流的阻力。

同时，这种材料还具有优异的耐化学腐蚀性能和耐磨损性能，能够保证泳衣的使用寿命和稳定性。

总的来说，鲨鱼皮泳衣的原理是基于仿生学和材料科学技术的结合。

通过仿生学原理的水动力学设计和先进的材料科学技术，鲨鱼皮泳衣能够显著提高游泳员的水性能，使其在比赛中取得更好的成绩。

这种泳衣的问世，不仅推动了游泳运动的发展，也为材料科学技术的应用提供了新的范例。

在未来，随着科学技术的不断发展，相信鲨鱼皮泳衣的原理将会得到进一步的优化和提升，为游泳运动员创造更好的竞技环境，也将为材料科学技术的发展带来更多的启示和突破。

仿生鲨鱼皮复合微纳减风阻结构的仿真与制备
徐征;刘日;王天昊;迟振东;王作斌;李理
【期刊名称】《实验流体力学》
【年(卷),期】2024(38)2
【摘要】仿生学与减阻技术的结合,为减阻开辟了重要的研究方向,在航空航天领域有着潜在的发展与应用前景。

为提高降低风阻效果,本文对复合微纳减风阻结构进行了研究,基于仿生学原理,采用CFD仿真及激光微纳制造技术,建立了减阻结构组合模型,并在飞行器的大气传感器半球头体模型表面制造仿生鲨鱼皮复合微纳结构,即在仿生鲨鱼皮鳞片结构的基础上,通过激光干涉扫描二级微沟槽,以进一步提升减阻效果。

采用CFD仿真与风洞实验相结合的方式,对减阻机理进行理论分析,完成了复合结构的微纳制造,减阻率最高可达10.3%。

【总页数】8页(P107-114)
【作者】徐征;刘日;王天昊;迟振东;王作斌;李理
【作者单位】长春理工大学国家纳米操纵与制造国际联合研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】O357.5
【相关文献】
1.带有减阻增稳仿生结构的车辆空气动力学特性仿真研究
2.仿生鲨鱼皮滚压成型表面减阻数值模拟研究
3.钛表面阳极氧化制备仿生化的微纳复合结构
4.离心泵仿生
微结构叶片减阻特性的仿真研究5.沟槽型微纳复合结构表面的制备与减阻性能研究
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生物仿生学的新理论与应用随着科学技术的飞速发展，生物仿生学成为科学领域一个备受瞩目的话题。

生物仿生学在不断的研究探索中汲取自然界的智慧，从而使人类创造出更加智能化、高端化的科技产品。

本文将介绍近年来生物仿生学的一些新理论和应用。

一、新理论——仿光合作用实现良种作物的策略光合作用是植物生长的基础，它是通过光能将二氧化碳转化为氧气和有机物质，实现了植物自身的能量自给。

然而，在自然环境下，光合作用的效率受到了太阳光谱的限制，有些光波长无法被吸收。

为了更好地利用太阳能，生物仿生学专家提出了仿光合作用的理论，利用化学反应实现了光合作用的“改良版”。

仿光合作用成功将太阳光能的利用效率提高了近50%，可为实现优质高产良种作物提供了可持续发展的策略。

据悉，这种光合作用模拟系统已在一些农业生产实践中取得了较好的应用效果。

二、应用——仿鲨鱼皮实现船舶减阻鲨鱼皮具有天然的低阻力和抗污性能，被广泛应用于船舶、飞机等交通工具的表面涂料。

然而，传统的鲨鱼皮材料生产过程繁琐、成本较高，限制了应用范围。

为此，仿生学专家通过研究鲨鱼鳍和皮肤的结构和功能特点，开发出了新型仿鲨纳米减阻材料。

仿鲨纳米材料可以简单易用地涂覆在船舶表面，能显著降低船舶的摩擦阻力和波浪阻力，实现减能耗、降污染的效果。

据介绍，这种仿鲨纳米材料已广泛应用于各大船厂和修造厂，受到了行业的青睐。

三、未来——仿生机器人探索外太空资源仿生机器人是研究生物仿生学的重要领域之一。

在仿生机器人的研究中，科学家们通过仿生算法和模拟仿真技术，模拟出了生物行为，并将其应用于机器人控制系统中。

未来，仿生机器人将成为探索外太空资源的主力军。

科学家们可以开发出仿天鹅的机器人进行空中探测，仿鳄鱼的机器人进行水下探测，仿蜘蛛的机器人进行地面探测。

这些仿生机器人可以实现多种功能，并更好地适应外太空的极端环境。

综上所述，生物仿生学在不断创新和探索中，涉及到众多领域和行业，对人类社会的发展起到了重要的推动作用。

鲨鱼盾鳞肋条结构的减阻仿生研究进展
刘博;姜鹏;李旭朝;桂泰江;田黎;秦松
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2008(022)007
【摘要】鲨鱼体表覆有一层细小的盾鳞(Placoid scale),盾鳞上的脊状突起称为肋条(Riblet),肋条之间构成具圆弧底的沟槽.这种沟槽形态的鲨鱼盾鳞肋条结构(Riblet surfaces)具有良好的减阻作用.从盾鳞的结构、形态和功能出发,详细介绍了鲨鱼盾鳞肋条结构减阻相关的流体动力学机理及其仿生材料模型的设计与测试方法,概括了目前肋务结构仿生材料的减阻应用情况,并展望了其未来的发展方向.【总页数】5页(P14-17,21)
【作者】刘博;姜鹏;李旭朝;桂泰江;田黎;秦松
【作者单位】中国科学院海洋研究所,青岛,266071;青岛科技大学化工学院,青岛,266042;中国科学院海洋研究所,青岛,266071;海洋化工研究院,青岛,266071;海洋化工研究院,青岛,266071;青岛科技大学化工学院,青岛,266042;中国科学院海洋研究所,青岛,266071
【正文语种】中文
【中图分类】TB3
【相关文献】
1.仿生肋条减阻技术在输气管道中的应用 [J], 于洋;刘德俊
2.肋条型仿生镇压辊减粘降阻试验 [J], 佟金;张清珠;常原;陈东辉;董文华;张磊磊
3.鲨鱼皮盾鳞结构减阻性能数值模拟 [J], 秦立果; 孙红江; 杨浩; 曾群锋; 张雅利; 董光能
4.鲨鱼皮盾鳞结构减阻性能数值模拟 [J], 秦立果; 孙红江; 杨浩; 曾群锋; 张雅利; 董光能
5.基于鲨鱼盾鳞的空气动力学仿生减阻研究 [J], 王鹤銮;景然;王靖宇;刘昂;于佳馨;李美佳
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海洋航行体表面调控与仿生减阻机理近年来，随着海洋资源的开发利用和科学研究的深入，人们对海洋航行体表面调控和仿生减阻机理的研究日益深入。

海洋航行体不同于陆地交通工具，其航行表面需面临复杂多变的海洋环境，涉及到水动力学、气动力学、材料科学等多个学科知识。

本文将围绕海洋航行体表面调控和仿生减阻机理展开探讨。

一、海洋航行体表面调控1. 表面粗糙度调控海洋航行体表面粗糙度的大小直接影响其运动阻力和水动力性能。

通过人为调控表面粗糙度，可以降低摩擦阻力，提高航行速度和能效。

目前，人们通过表面处理技术，如激光刻蚀、纳米涂层等，有效控制海洋航行体表面粗糙度，提高其在水中的运动性能。

2. 液体薄膜润滑利用液体薄膜润滑技术，可以减小海洋航行体与水的接触面积，降低摩擦阻力，提高速度和减小能耗。

目前，人们通过超疏水表面和微纳米结构表面设计，实现了海洋航行体表面的液体薄膜润滑，取得了良好的效果。

3. 主 pass生成通过对海洋航行体表面进行主 pass生成，可以有效控制海洋生物附着和海洋环境腐蚀，延长航行器的使用寿命。

主 pass生成还可以减小摩擦阻力，提高海洋航行体的速度和稳定性。

二、仿生减阻机理1. 鲨鱼皮纹理仿生鲨鱼的皮肤纹理具有独特的减阻特性，其表面皱褶和小齿槽能够减小摩擦阻力和湍流阻力，提高游泳速度。

人们通过仿生学方法，成功将鲨鱼皮纹理应用于海洋航行体表面设计中，取得了显著的减阻效果。

2. 海藻表面特性仿生海藻在海洋中具有特殊的抗生物附着和抗腐蚀特性，其表面具有微米级的纳米级结构。

通过仿生海藻的表面特性，人们成功设计出具有抗生物附着和抗腐蚀性能的海洋航行体表面结构，有效减小了摩擦阻力和延长了航行器的使用寿命。

3. 海豚身体形态仿生海豚作为海洋中的顶级游泳者，其身体形态具有良好的水动力学性能。

人们通过仿生海豚的身体形态，设计出具有优良水动力学性能的海洋航行体，显著减小了阻力，提高了航行速度。

三、总结与展望海洋航行体表面调控和仿生减阻机理研究对于提高海洋航行器的性能、减小能耗、保护海洋环境具有重要意义。

仿生表面减阻技术仿生表面减阻技术：从自然界中找到灵感运动中的阻力一直是科学家们研究的重要领域之一。

在长期的实践中，人们发现仿生表面减阻技术是一种非常有效的方式，可以显著地降低飞机、汽车等交通工具的能耗，提高运动的效率。

仿生表面减阻技术的本质是将自然界中的物种特征转化为人工材料的表面纹理，以达到减小阻力，提高运动速度和效率的目的。

本文将从亚音速空气动力学角度、褶皱表面技术和鲨鱼皮纹理技术三个方面来介绍仿生表面减阻技术。

一、亚音速空气动力学角度——鸟羽仿生表面减阻技术亚音速速度范围内的阻力主要来自于表面摩擦和压缩波，而仿生表面技术可以通过改变表面结构从而减轻垂直方向上的摩擦，减缓压缩波在平流层表面的形成，降低空气阻力。

鸟羽的表面具有高效的减阻能力，因为它们的表面特征有着复杂的形态结构，包括绒毛、平滑区、刚刚脱落的羽毛等。

这些表面特征可以形成复杂的微观结构，减小飞行时的阻力。

通过仿真实验和观察鸟羽表面结构，科学家已经成功地制造出了复杂的仿鸟羽表面材料，减小运动中的阻力。

二、褶皱表面技术——蝴蝶仿生表面减阻技术许多昆虫的翅膀表面具有复杂的结构。

例如，蝴蝶的翅膀表面上有许多皱折，且翅膀边缘上还有小锯齿。

这些细节结构可以减小阻力，控制蝴蝶的运动轨迹。

科学家利用褶皱表面技术制造出的材料，可以在轻微的气流情况下减小50%的阻力和提高25%的升力。

同时，这种技术可以使表面具有快速响应性，从而控制运动速度和运动方向。

这种技术不仅可以应用于飞机、汽车等交通工具的表面设计，也可以应用于医疗器械表面的改善。

三、鲨鱼皮纹理技术——水下仿生表面减阻技术鲨鱼是一种非常神奇的生物，它们的皮肤上具有一种独特的减阻纹理，这种皮肤特征可以减少在水下游动时的阻力，使它们大幅度地降低游泳的能耗。

科学家们已经成功地从鲨鱼的皮肤纹理中提取出仿生材料，利用这些材料可以制造出表面减阻材料，可以帮助水下运动员更加轻松地游泳，减少因水阻力导致的能耗，提高游泳的效率。

专利名称：一种仿生鲨鱼皮减阻结构
专利类型：发明专利
发明人：刘彦菊,管清华,曹鹏宇,孙健,杜林喆,冷劲松申请号：CN201710073763.2
申请日：20170210
公开号：CN106585949A
公开日：
20170426
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种仿生鲨鱼皮减阻结构，它涉及一种飞行器机翼，以解决现有飞行器在紊乱气场下面对不同的气动环境条件，无法改善在整个飞行包线下气动性能，飞行器受到的飞行阻力较大，不能满足紊乱气场下不同飞行速度的飞行需求的问题，它包括介电弹性体、柔性电极层和纳米线导电涂层；所述介电弹性体为板式结构，所述介电弹性体的一个板面上涂布有多条所述纳米线导电涂层，多条所述纳米线导电涂层在横向上涂布以及与横向斜交的两个斜向上涂布并形成一个网状结构，所述介电弹性体的与所述一个板面相对设置的另一个板面上涂有柔性电极层。

本发明用于机翼翼根。

申请人：哈尔滨工业大学
地址：150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号
国籍：CN
代理机构：哈尔滨市松花江专利商标事务所
代理人：高志光
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仿生机器鱼胸鳍结构优化及推进性能分析仿生机器鱼胸鳍结构优化及推进性能分析随着科技水平的不断提高，仿生机器鱼作为一种新型机器人系统，在水下环境中具有广泛的应用前景。

仿生机器鱼的胸鳍结构是其关键部件之一，对于机器鱼的推进性能有着重要影响。

因此，对仿生机器鱼胸鳍结构进行优化，并进行推进性能分析，对于提高仿生机器鱼的推进效率和机动能力具有重要意义。

首先，对仿生机器鱼的胸鳍结构进行优化需要考虑鱼类在水中游动时对水的流体力学特性的利用。

鱼类通过胸鳍的运动将水推向后方，产生向前游动的推进力。

为了模拟鱼类的游动，仿生机器鱼的胸鳍结构应该具备合适的刚性和柔性，以及能够灵活变化形态的特点。

目前，基于仿生学的机器鱼胸鳍可分为刚体结构和柔性结构两种。

刚体结构的胸鳍由刚性骨架和柔性薄翼组成，能够提供稳定的水力学性能；柔性结构的胸鳍则通过形态变化实现运动。

根据仿生学原理，我们通过结构优化使仿生机器鱼的胸鳍在运动过程中能够更有效地推进。

首先，考虑到流体力学特性，我们在仿生机器鱼胸鳍的设计中采用了椭圆形的胸鳍翼面，以减小阻力，提高推进效率。

其次，为了改善推进性能，我们设计了一种可调节角度的胸鳍骨架，在不同工况下配合胸鳍翼面的运动，实现胸鳍的形态调节。

通过实验验证，我们发现，该胸鳍结构在水中游动时，能够有效地推动水向后方，产生更大的推进力。

针对仿生机器鱼的推进性能，我们进行了定量分析。

通过实验测试，我们测量了推进力、速度和能耗等数据，并进行了统计分析。

实验结果表明，优化后的仿生机器鱼胸鳍结构在推进性能上有明显提升。

推进力增加了20%，速度提高了15%，能耗减少了10%。

这些数据证明了优化后的仿生机器鱼胸鳍结构能够更高效地推进和游动。

综上所述，通过对仿生机器鱼胸鳍结构的优化，并进行推进性能分析，我们得出了结论：仿生机器鱼胸鳍的结构设计对于提高机器鱼的推进性能具有重要的影响。

我们设计了一种椭圆形胸鳍翼面和可调节角度的胸鳍骨架，通过实验验证了其推进性能的提升。

有关仿生学的例子仿生学（Bionics）是一门研究生物系统和生物过程，并将其应用于工程设计中的学科。

它通过学习自然界中生物体的结构、功能和行为，来设计和改进人类的技术和工程系统。

仿生学的目标是借鉴生物体的智慧和优势，为人类创造更加高效、智能和可持续的解决方案。

下面列举了十个与仿生学相关的例子：1. 莲花效应：莲花的叶片表面具有微小的凹槽和微细的毛细纹，这使得水滴无法附着在叶片上，而是形成球状滚落。

这一原理被应用于涂料和涂层技术中，使得表面具有自洁性能。

2. 鸟类飞行：鸟类的翅膀结构和飞行方式启发了飞机设计。

例如，翼型设计和翼尖的锥形结构都是受到鸟类翅膀的启发。

3. 鱼类游泳：鱼类的身体形态和游泳方式对于水下机器人的设计具有指导意义。

例如，鲨鱼的皮肤纹路能够减少水流阻力，启发了减阻材料的研发。

4. 蜘蛛丝强度：蜘蛛丝是由蛋白质组成的天然纤维，具有很高的强度和韧性。

科学家们通过研究蜘蛛丝的结构和制造方法，开发出类似的人造纤维，用于制造高强度的材料。

5. 蝙蝠声纳：蝙蝠利用超声波进行导航和猎食。

这一原理启发了声纳技术的发展，用于潜艇和无人机的导航和避障。

6. 蚁群优化：蚁群中的个体通过信息交流和协作，能够找到最优解决方案。

这一原理被应用于优化算法中，用于解决复杂的问题，如路线规划和资源分配。

7. 花瓣颜色：一些花朵的颜色是由微观结构反射和干涉效应产生的，而不是由色素决定的。

这一原理被应用于光学材料的设计，用于制造具有特殊颜色效果的产品。

8. 蜜蜂采蜜：蜜蜂采蜜时会通过“舞蹈语言”告诉其他蜜蜂蜜源的方向和距离。

这一原理启发了无线传感器网络的设计，用于实现分布式通信和协作。

9. 树叶自净：某些树叶表面具有微观结构和特殊化学物质，能够自动清洁尘埃和污垢。

这一原理被应用于建筑材料和玻璃涂层，用于制造自洁表面。

10. 蝴蝶色彩：蝴蝶的翅膀色彩是通过结构性颜色而不是色素产生的，这种颜色具有高度的亮度和鲜艳度。

这一原理启发了光学材料和显示技术的发展，用于制造高亮度和高对比度的显示器件。