在自然界中，生物经过亿万年的进化，对生存环境具有高度的适应性。生物的感知、指令、决策、反馈、运动等机能和外部器官的结构为新产品优化设计和发明创造提供了灵感，为人类解决科技难题提供了仿效对象，以此创造出的新理论和新技术，对仿生机械工程、生物制造工程、组织工程、医学工程等相关工程学科的发展具有重大促进作用。 本书对仿生行走技术、仿生脱粒技术、仿生变色技术三方面进行了详细的论述。仿山羊坡地行走机构设计为今后仿山羊坡地行走机构物理样机的结构设计提供了有力的参考依据； 仿鸟类喙部离散玉米、人类手工脱粒玉米机理的玉米果穗籽粒低损伤仿生脱粒设计为低损伤玉米种子脱粒机研究提供理论依据； 仿蝴蝶鳞片结构色变色机理的仿生多层膜结构设计为仿生变色结构设计提供理论基础。 本著作理论与实践相结合，内容新颖，图文并茂，具有先进性、针对性和实用性的特点。可作为高等普通院校机械类工科专业有关仿生技术的教材，也可作为工程技术人员或相关研究者从事仿生设计和分析的技术参考书。

机械仿生技术是一本专著，亦可以作为研究生教材使用。本书对仿生行走技术、仿生脱粒技术、仿生变色技术、仿生矫形技术等进行了详细的论述。

前言
本书主要取材于国家自然科学基金项目(U1204514、51175150)、河南省科技攻关项目(112102310476)等资助下取得的成果和作者及其研究团队在国内外期刊与会议上发表的学术论文。在自然界中，生物经过亿万年的进化，对生存环境具有高度的适应性。生物在信息处理、控制调节、能量转换、方位辨别、导航和探测等方面，有着不可比拟的优点。生物的感知、指令、决策、反馈、运动等机能和外部器官的结构为新产品优化设计和发明创造提供了灵感，为人类解决科技难题提供了仿效对象，以此创造出的新理论和新技术使得仿生学得以诞生和发展。仿生学是研究生物系统的结构、性状、原理、行为以及相互作用，为工程技术提供新的设计思想、工作原理和系统构成的技术科学，是一门生物科学、物质科学、数学与力学、信息科学、工程技术以及系统科学等学科的交叉学科。仿生学研究是生命科学、物质科学、信息科学、脑与认知科学、工程技术、数学与力学以及系统科学等多学科的相互渗透和交叉； 同时，仿生学的研究发展对仿生机械工程、生物制造工程、组织工程、医学工程等相关工程学科的发展具有重大促进作用。总之，仿生学为科技创新提供了新思路、新理论和新方法。本书共5章，主要对仿生行走技术、仿生脱粒技术、仿生变色技术、仿生矫形技术等进行了详细的论述。第1章概述了仿生四足机器人、种子玉米脱粒、生物结构色与变色、颈椎假体设计、鞘翅结构与复合材料的发展现状； 第2章介绍了山羊坡地行走步态，设计了仿山羊坡地行走机构，对行走机构进行了三维动态仿真分析，为今后仿山羊坡地行走机构物理样机的结构设计提供了有力的参考依据； 第3章从研究玉米籽粒的机械损伤入手，通过鸟类喙部离散玉米、人类手工脱粒玉米的机理分析，以及玉米籽粒间循环力圈的生物学、力学特性等系列试验，找出玉米果穗籽粒低损伤仿生脱粒与仿生脱粒方式之间的关系，进而为仿生设计低损伤玉米种子脱粒机提供理论依据； 第4章通过对典型蝴蝶鳞片的形态和结构进行较为系统的研究，揭示了其结构色的形成机理，设计了变色试验，通过改变入射角度和填充介质两种方法研究了蝴蝶鳞片的变色现象，建立了其光学性能的物理模型，构建了ABA型121组合的仿生多层膜结构，为仿生变色结构设计提供理论基础； 第5章结合仿生学原理，设计更加具有人体生理功能的人工假体或关节，将仿生矫形技术这一思想更好地渗透到外科矫形手术当中，可以为外科医生实施手术提供理论依据。本书由张伏、李心平、邱兆美、王甲甲著，其中张伏编写了1.1节、第2章，李心平编写了1.2节和第3章，邱兆美编写了1.3节和第4章。王甲甲编写了1.4节和第5章。本书汇聚了作者研究小组多年来的创新研究成果，在研究过程中得到了许多同行的大力帮助和支持。在此由衷地感谢吉林大学工程仿生教育部重点实验室任露泉院士、长江学者佟金教授、长江学者韩志武教授对我们研究工作的支持和帮助！感谢河南科技大学郭志军教授对我们研究工作的支持和帮助！感谢洛阳拖拉机研究所有限公司张国英工程师的支持和帮助！感谢本组研究生王唯、于瑞锋、刘红梅、张海峰、马磊、杜哲、马义东、吴康等在本书编著过程中所做的大量的图片处理和文字校对工作！本书得到河南科技大学学术专著出版基金资助，在此一并表示感谢。由于作者学识与精力有限，加之时间仓促，书中难免会有疏漏及不尽如人意之处，恳请读者批评指正！作者2016.01

目录

第1章绪论

1.1仿生四足机器人概况

1.1.1仿生行走机构

1.1.2仿生四足机器人

1.2脱粒技术概况

1.2.1脱粒技术

1.2.2种子玉米脱粒装置

1.2.3种子玉米损伤籽粒发芽率研究

1.3生物结构色与变色概况

1.3.1结构色形成机理

1.3.2化学色形成机理

1.3.3结构色类型

1.3.4蝴蝶鳞片微观结构与光学特性

1.3.5生物色变色

1.4颈椎假体设计概况

1.4.1颈椎有限元建模方法

1.4.2颈椎假体设计

参考文献

第2章仿生行走技术

2.1山羊步态采集试验

2.1.1试验方法

2.1.2试验过程

2.1.3试验数据处理

2.2山羊坡地行走步态分析

2.2.16坡地山羊上坡行走步态分析

2.2.26坡地山羊下坡行走步态分析

2.2.318坡地山羊上坡行走步态分析

2.2.418坡地山羊下坡行走步态分析

2.2.536坡地山羊上坡行走步态分析

2.2.636坡地山羊下坡行走步态分析

2.2.7不同坡度步态分析

2.3山羊坡地运动机理分析

2.3.1山羊身体结构分析

2.3.2山羊步态运动影响因素

2.3.3山羊运动分析

2.3.4山羊力学分析

2.4仿山羊行走机构研究

2.4.1仿山羊行走机构设计

2.4.2仿山羊行走机构三维实体建模

2.4.3仿山羊坡地行走机构动态仿真分析

2.5小结

参考文献

第3章仿生脱粒技术

3.1玉米果穗生物特性

3.1.1种子玉米穗特性分析

3.1.2种子玉米籽粒特性分析

3.2种子玉米籽粒力学特性

3.2.1试验准备

3.2.2结果分析

3.2.3籽粒裂纹分析

3.3玉米果穗离散特性

3.3.1玉米果穗籽粒组砌规律对其离散效果的影响

3.3.2玉米果穗离散分析

3.3.3玉米果穗籽粒间循环力衰败分析

3.4玉米果穗裸手仿生差速脱粒

3.4.1玉米果穗籽粒裸手脱粒

3.4.2玉米果穗区间裸手脱粒效果分析

3.5玉米果穗鸡喙啄籽仿生离散

3.5.1试验材料及设备

3.5.2试验方法

3.5.3鸡喙啄食穗体籽粒的离散力学特征分析

3.6小结

参考文献

第4章仿生变色技术

4.1蝴蝶鳞片微观耦合结构

4.1.1蝴蝶鳞片形态与颜色

4.1.2蝴蝶鳞片微观结构

4.1.3蝴蝶鳞片结构模型

4.2蝴蝶鳞片结构色光学试验

4.2.1鳞片光学变色

4.2.2光学试验

4.2.3光学试验结果与分析

4.3蝴蝶鳞片结构色光学机理分析

4.3.1颜色的产生机制

4.3.2结构色着色机理

4.3.3理论计算分析

4.3.4结构色变色机理

4.4多层薄膜耦合结构仿生设计

4.4.1多层薄膜耦合结构分析

4.4.2多层薄膜耦合仿生设计

参考文献

第5章仿生矫形技术

5.1医学建模实例

5.1.1医学图像数据采集

5.1.2逆向工程建模技术

5.1.3三维实体重建

5.1.4划分网格与建立韧带

5.1.5边界条件设置

5.1.6模型验证

5.2单节段植入模型建立实例

5.3仿生融合器设计

5.3.1仿生融合器形状设计

5.3.2仿生融合器结构设计

5.3.3仿生融合器表面形态设计(1)

5.3.4仿生融合器表面形态设计(2)

5.3.5仿生融合器表面形态设计(3)

5.4小结

参考文献