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借鑑大自然的靈感:仿生學設計創造生物力學奇蹟

北京時間1月13日消息,據國外媒體報導,大自然在漫長的演化過程中產生出了各種完美而精巧的生物力學奇蹟,從一片樹葉的微小細胞結構到鯨的巨大尾鰭。所有這些都經過精巧的設計,從而使其在特定的環境條件下發揮出最佳的功效。因此毫不奇怪的,人類的工程師和設計師們希望能夠從大自然中汲取靈感,從而能夠設計出更好的建築,車輛,機器人或是時尚飾品。以下就列舉9種最酷的設計,它們從自然界獲取了靈感並將其融入在產品之中

犰狳的背甲非常堅硬但卻不喪失其靈活性,因此它不僅可以保護犰狳不受侵害,同時還能確保它平常的行動自如和敏捷身手。於是設計師從中得到靈感,設計了這款別出心裁的背包,既牢固又靈活。

為何壁虎可以在垂直的表面上攀爬而不會掉下來?秘密就在於覆蓋其腳底的細小絨毛。研究人員現在已經成功地模仿壁虎的設計方式,製造出特殊的「壁虎攀爬裝置」,其可以讓人像壁虎一樣在垂直表面攀爬。

作為世界上速度最快的列車之一,日本的新幹線子彈頭列車外形非常美觀實用。高速列車在其最初研製時卻曾經被巨大的噪音問題所困擾。最終從翠鳥細長的喙部得到靈感,設計出更加符合空氣動力學特性的新型子彈頭列車,不僅解決噪音難題,還將列車耗電量降低了15%,速度提升了10%

這是英國設計師安東尼(Antony Gibbon)設計的樹屋,其設計理念是讓他的樹屋看上去與樹幹本身融為一體,似乎它就是樹木本身的一部分。

安東尼在設計他的樹屋作品的時候,不僅僅在外觀上考慮了與自然環境的匹配性,而且採用了一組支撐物來固定樹屋,從而不影響樹木的正常生長。

這種優雅的外形設計靈感來自猴麵包樹,這種生長在非洲草原上的樹木擁有肥大的樹幹。

在災難現場,救援機器人需要鑽入狹窄的空隙去搜尋倖存者並開展救援行動,它必須要在極狹小的空間裡行動自如,這對救援機器人的設計提出了極高的要求。然而,自然界中的蜘蛛便是這方面極好的參照對象。德國研究人員已經研製出一種可以在狹窄空間自如展開的蜘蛛形救援機器人。

大家都知道在一天之中,向日葵的花盤會跟隨太陽的運動而相應轉動。這種現象被設計師喬納森·奧塔注意到了。他設計出一款人造花,中間裝了LED燈,使用太陽能供電,其內部還安裝有微型活塞系統,運用酒精的蒸發驅動花瓣,使其在白天自動閉合,而在晚上則盛開花瓣並花光。

爬樹機器人「Treebot」利用觸覺感受器感知樹幹位置並向上攀爬,其工作模式與尺蠖非常相似,即四處探查並判斷下一步位置的最佳選擇,它甚至還可以攜帶一定重量的載荷攀爬角度相當大的枝杈。這種機器人的設計目的是代替人去執行一些需要在樹幹上完成的工作。

儘管使用觸覺感受器獲得的信息相當有限,但它非常可靠。另外,對觸覺信息的處理也要比視覺信息簡單的多。

這是設計師馬里亞克·拉斯瑪(Mariek Ratsma)設計的作品。這種與眾不同,重量很輕,擁有雕塑美感的高跟鞋在設計時受到了鳥類骨骼結構美感和形態的啟發。這名荷蘭設計師與一名建築師合作,研發了這款「仿生鞋」,使用更少的材料實現更堅實的支撐性。

為何人類使用的義肢還要參考其他生物的肢體?對於這款產品的設計師Kaylene Kau而言,這個問題的答案就隱藏在對人類義肢的實際使用方式之中。他表示:「經過全面的研究,我發現人們使用義肢的主要目的是將其作為健康肢體的輔助。」

出於這樣的目的,所用的義肢必須足夠靈活,易於調整,從而可以適應不同的抓握任務。在這方面,觸手的設計可以提供最佳解決方案,因為它只需要捲起來就能搬運物體

阿波羅網責任編輯:夏雨荷

來源:新浪科技

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