農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的仿生設(shè)計(jì)運(yùn)用探討

李遠(yuǎn)良 鄒道鐘 張俊三 高森德 徐玉龍 高彬

摘 要： 對(duì)于仿生學(xué)來(lái)說(shuō)，仿生學(xué)主要是為了模仿生物系統(tǒng)而建造起來(lái)的技術(shù)系統(tǒng)，是人們有意識(shí)地對(duì)自然原理加以推廣的思維方法。在當(dāng)今時(shí)代，人們對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求完全不同，既需要改進(jìn)產(chǎn)品功能，又需要追求產(chǎn)品形態(tài)輕盈化，同時(shí)要使得產(chǎn)品可以做到真正返璞歸真。加強(qiáng)仿生設(shè)計(jì)不僅可以創(chuàng)造出功能全新產(chǎn)品，還能使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)更加精巧，更加合理，同時(shí)賦予產(chǎn)品新生命，讓產(chǎn)品真正回歸自然，做到人與自然的高度和諧。鑒于此，文章對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的仿生設(shè)計(jì)運(yùn)用進(jìn)行了研究，以供參考。

關(guān)鍵詞： 農(nóng)業(yè)機(jī)械;仿生學(xué);設(shè)計(jì)應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】S220.2 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.31.147

1 仿生設(shè)計(jì)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)用的意義

仿生學(xué)就是通過(guò)對(duì)一些生物系統(tǒng)以及它的某些原理的實(shí)驗(yàn)性，模擬研究出生物的結(jié)構(gòu)形態(tài)，在此之上的原理，同時(shí)，根據(jù)科學(xué)家的研究，能夠研發(fā)出一些符合結(jié)構(gòu)形態(tài)的一些新機(jī)器、新工具，創(chuàng)造出屬于我們這個(gè)時(shí)代的生產(chǎn)機(jī)器。仿生學(xué)設(shè)計(jì)同科技發(fā)展是源于人們實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)累積與創(chuàng)造欲望，源于科學(xué)發(fā)現(xiàn)引發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，創(chuàng)造的新工藝、新方法、新產(chǎn)品、新體系，源于對(duì)自然界生物結(jié)構(gòu)、功能、行為以及相互作用的學(xué)習(xí)與模仿，源于需求與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的推動(dòng)。時(shí)代變化，科技發(fā)展，仿生設(shè)計(jì)學(xué)還是很陌生，一些人提起科技，就會(huì)想到各種各樣的高科技文化產(chǎn)品，但是在現(xiàn)實(shí)生活中，這種高科技文化生活產(chǎn)品很難運(yùn)用到農(nóng)業(yè)中去。運(yùn)用仿生設(shè)計(jì)學(xué)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品都會(huì)有著良好的操控效果，比較能源利用的效率也會(huì)提高不少。仿生設(shè)計(jì)學(xué)的應(yīng)用就是讓農(nóng)業(yè)機(jī)械的整體外觀，從外表上看有一些明顯的變化，在可操控性上或者應(yīng)用的舒適性上都會(huì)有比較高水平的提升。因?yàn)槲覈?guó)是人口大國(guó)，且農(nóng)村人口數(shù)量比重較大。改革開放初期，一些落后的生產(chǎn)設(shè)備供給著我國(guó)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，現(xiàn)在為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展農(nóng)業(yè)，我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)需要在結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行改革創(chuàng)新。致力于研制生產(chǎn)快捷，操作簡(jiǎn)單的機(jī)械設(shè)備，以此滿足我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)仿生設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用

2.1 形態(tài)仿生

仿生設(shè)計(jì)中有一種極為簡(jiǎn)便的仿生方法就是對(duì)于其形態(tài)進(jìn)行仿生，這種仿生可以不用去非常了解其具體的作用，只要在進(jìn)行仿生應(yīng)用后有著較為良好的效果就可以，具體來(lái)講，形態(tài)仿生可以分成具象形態(tài)、抽象形態(tài)和意象3種，具象仿生就是通過(guò)人眼對(duì)其進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)其有利的生理現(xiàn)象，然后根據(jù)這樣的形態(tài)，對(duì)其進(jìn)行仿生作用。具象仿生能夠?qū)σ粋€(gè)較為具體的形象進(jìn)行概括式的總結(jié)，然后在經(jīng)過(guò)人為的處理后，讓其可以呈現(xiàn)出一種非常具有吸引力的事物，在農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)中，采用這樣的仿生設(shè)計(jì)會(huì)讓農(nóng)業(yè)機(jī)械更加的有親切性。抽象形態(tài)仿生就是針對(duì)自然界存在的某一個(gè)形態(tài)，然后對(duì)其進(jìn)行抽象化的處理，抽象化的處理可以讓人們忽略掉其具有的一些外形，只是將其最為獨(dú)特有用的地方進(jìn)行展示出來(lái)，將其進(jìn)行提取，然后應(yīng)用到對(duì)人們有用的設(shè)計(jì)中來(lái)，在仿生設(shè)計(jì)中，這種抽象的設(shè)計(jì)方法通常用來(lái)設(shè)計(jì)現(xiàn)代化的產(chǎn)品。意象形態(tài)仿生是一種較為高級(jí)的仿生，其主要就是通過(guò)事物的形態(tài)來(lái)發(fā)現(xiàn)其應(yīng)用的本質(zhì)和應(yīng)用的具體原理，將其存在的一些屬性提煉出來(lái)，通過(guò)自己的感悟然后來(lái)設(shè)計(jì)出具有這種仿生設(shè)計(jì)靈感的事情，讓設(shè)計(jì)看起來(lái)可以更加的完美，農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用這種設(shè)計(jì)可以讓其看起來(lái)更加的完美。

2.2 功能仿生

在農(nóng)業(yè)功能仿生過(guò)程中，不僅是動(dòng)物、植物，微生物等都可以提供一定的仿生設(shè)計(jì)知識(shí)?？蒲腥藛T在對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行深入研究后，再將研究結(jié)果合理的應(yīng)用到農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品中，這樣可以使農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品在具體應(yīng)用過(guò)程中的一些功能可以得到顯著提高。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以對(duì)農(nóng)田中存在的一些動(dòng)物功能進(jìn)行合理仿生，通過(guò)該方式，可以讓機(jī)械能在農(nóng)田中發(fā)揮出更好的作用，提高農(nóng)業(yè)機(jī)械在具體作業(yè)過(guò)程中的效果。例如，通過(guò)分析蚯蚓、馬陸等土壤性動(dòng)物可以發(fā)現(xiàn)，這一類動(dòng)物的體壁都有著良好的柔性和彈性，在受到外力時(shí)，會(huì)發(fā)生一定程度的彈性形變。通常來(lái)說(shuō)，動(dòng)物與土壤構(gòu)成的粘附系統(tǒng)有著較小的粘附功，這也是土壤動(dòng)物降低粘阻的一項(xiàng)關(guān)鍵原因。依據(jù)上述內(nèi)容，進(jìn)行了鏟斗斗底的仿生設(shè)計(jì)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中同構(gòu)對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用，可以達(dá)到良好的減粘脫土效果。通常來(lái)說(shuō)，可以將鏟斗斗底借助鉸接組建，將多個(gè)鏈板合理的連接起來(lái)，形成撓性斗底，在通過(guò)對(duì)彈簧的合理應(yīng)用，控制斗底撓動(dòng)，最終形成具有良好彈性的鏟斗，其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不僅具有不錯(cuò)的應(yīng)用效果，而且提高了作業(yè)效率。

2.3 肌理仿生

仿生可以對(duì)大自然中各項(xiàng)資源進(jìn)行合理開發(fā)，從而體現(xiàn)人造的美感。例如，進(jìn)行農(nóng)耕道具仿真，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用，幫助農(nóng)民完成相應(yīng)耕種工作。土壤動(dòng)物表體粗糙，容易出現(xiàn)脫土現(xiàn)象，針對(duì)該情況，可以對(duì)圓盤犁體進(jìn)行仿生設(shè)計(jì)，通過(guò)該設(shè)計(jì)方式制造的對(duì)圓盤犁體不僅可以滿足具體耕種過(guò)程中的需求，而且作業(yè)期間可以有效的減少粘土，減小耕作過(guò)程中阻力，提高農(nóng)業(yè)耕種效率。

2.4 結(jié)構(gòu)仿生

近幾年，人們加強(qiáng)了對(duì)仿生學(xué)的研究，不僅從功能、外形上對(duì)生物進(jìn)行模仿，同時(shí)從生物奇特的結(jié)構(gòu)中也得到了一定啟發(fā)。結(jié)構(gòu)仿生設(shè)計(jì)過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)力學(xué)結(jié)構(gòu)的研究，同時(shí)還包括物質(zhì)微觀和宏觀組織原則，通過(guò)對(duì)生物部分或整體構(gòu)造組織方式進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)與產(chǎn)品潛在相似的模擬，從而完成相應(yīng)的模仿工作，完成對(duì)新形象的合理創(chuàng)造，或者出現(xiàn)的問題加以解決。結(jié)構(gòu)仿生通常從模仿生物的外拐開始。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，農(nóng)業(yè)機(jī)械的現(xiàn)代化已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展的一個(gè)必然的趨勢(shì)，在進(jìn)行對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)中，應(yīng)用仿生學(xué)的原理，可以讓機(jī)械的性能有著一個(gè)很大的提升，仿生設(shè)計(jì)也讓農(nóng)業(yè)機(jī)械向著更加多樣化的方向發(fā)展，在不斷改善農(nóng)業(yè)機(jī)械的性能，讓農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)更加的高效快捷。

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