表面润湿性对梯形除雾器分离性能的影响

为解决实际工业中除雾器在高气速时分离效率明显降低的问题，利用除雾器分离实验装置，以水为实验介质，采用电火花线切割技术在叶片表面构建仿生微结构实现表面疏水化，考察了表面润湿性对除雾器分离效率和压降的影响。结果表明，仿生微结构的疏水功能和减阻效应良好，表面液膜的排液速率明显加快。当气速超过5 m/s时，其液膜厚度相对较薄，可有效抑制液滴的二次夹带，提升分离效率。同时，疏水型梯形除雾器内的流场分布较平缓，流动阻力小，总压降约为带钩型梯形除雾器的一半。因此，疏水型梯形除雾器兼具高效率和低阻力特性，综合分离性能最佳。     

仿生多瓣式锥型月壤钻采机构研究

针对月球表面钻孔勘探的需求,基于竹象虫钻食竹笋和蚯蚓在土壤中蠕动前进的机理,设计了一种集钻探、采样和储样功能于一体的可开闭、蠕动进给的仿生多瓣式钻采机构。钻采机构采用分段式设计,由分瓣式锥形钻头、主机架和副机架3个部分组成。针对分瓣式锥形钻头的不同部位进行力学和钻进排屑性能分析,建立了钻头与月壤相互作用力学模型,并以此为基础对钻头结构参数进行优化设计。研究结果表明,锥形基体所受的径向挤压力与半锥角成反比。     

仿生树状水土保护装置设计

针对现有水土流失严重的问题,通过对树木增强土质、涵养水土的微观和宏观作用的调查,设计了一种能够有效解决水土流失问题的仿生装置。项目的设计内容体现在以下两个方面:(1)根据水土流失地区气候的不同,采用模块化设计的思想,通过组合式的装置设计,因地制宜地解决水土流失问题;(2)仿生装置通过推进式的作用方法,与传统树木配合使用,在减缓大部分地区水土流失的同时,保护新生苗木的成长。     

基于旋转基线的仿生学测向研究

基于奥米亚棕蝇耦合处理机制研究了一种新型测向方法,与常规两阵元模型不同的是生物两耳间存在不可忽略的耦合响应,将生物的耦合效应量化成增加有效基线长度的度量。在前人建立的简化力学模型的基础上,研究其物理本质和动力学特性,分析时域响应和频域响应,研究了高斯噪声对响应的影响。与基线旋转相结合初步完成了对信号源的测向要求。研究表明,利用生物的耦合效应增加了基线长度,为超短基线高精度测向提供了理论依据。     

仿蝼蛄运动特性的土壤挖掘机构设计

凭借前足"挖-扩"式掘进方式,蝼蛄可以实现高效、快速的地下掘进。为了更好的利用这一优良特性,使用高速运动采集系统对蝼蛄前足的挖掘运动进行采集,使用Didge与Matlab软件对其进行运动学分析,并构建运动轨迹曲线。根据蝼蛄前足运动特性及运动轨迹,设计了一种基于曲柄滑块机构的仿生挖掘机构。仿真模拟结果表明,该机构的运动轨迹、速度及加速度特性等与蝼蛄相似,可以实现"挖-扩式"运动,证明了机构的可行性。其结果为触土工作机构的仿生设计提供了一种新方案。     

基质囊泡及其在骨矿化过程中的作用

基质囊泡(Matrix vesicles,MVs)是骨矿物初始形核生长的场所。骨矿化过程中,钙、磷酸根等离子经通道蛋白跨膜运输进入MVs内,当局部浓度达到一定值时,磷酸钙晶体开始沉积。磷酸钙的存在形态包括无定形磷酸钙、磷酸八钙及羟基磷灰石等。MVs可以调节细胞内外基质中的钙和磷酸根离子的稳态及无机磷酸盐/无机焦磷酸盐的比值,提供磷酸钙晶体成核位点,在骨矿化的初始启动过程中发挥重要作用。本文概述了MVs的生物来源、分子组分、提取方法,MVs介导的骨矿化过程,以及近年来利用囊泡作为体外矿化模型模拟MVs矿化过程的研究进展。     

单自由度八杆仿生机构构型与尺度同步设计方法

单自由度八杆仿生机构杆长参数较多，是仿生机器人领域研究的难点之一。为提高设计效率，提出一种构型与尺度同步设计方法。在选定的运动链和机架的基础上，以不等式形式分步给出运动可行性及外形约束条件，使得上一步的杆长可作为下一步求解的已知值。通过该过程，在得到八杆仿生机构构型的同时，快速得到所有杆长的初步可行域。循环上述过程，逐步缩小约束条件的范围，可使得八杆机构的杆长快速接近目标值。在此基础上，分类讨论了连杆搭接顺序、约束条件及基本运动链的差异对求解难度及构型结果的影响。利用所提出的单自由度八杆仿生机构的设计方法，在对初始条件进行合理选取的前提下，可在初步得到构型的同时将杆长限定在较小范围内，实现了构型与尺度的同步设计。该方法还可应用于其他单自由度机构的设计当中，具有较好的借鉴意义。