仿生技术毕业论文

一、选题的目的、意义 建筑仿生已成为一种新时代潮流，也是建筑文化的新课题。为了启发建筑合理创新，以及使城市环境达到生态平衡和持续发展，建筑仿生学是一种重要手段。从人与自然界的关系来说，建筑可谓是人的第3层皮肤 (第1层是人的自身皮肤，第2层是衣服)， 它是人与自然界之间的中介，如何使建筑能适应环境的自然规律，又能适合人类不断发展的需要，这的确是现代文明所提出的新课题。正因为如此，有效寻找和利用自然界生物的成长规律来适应人类社会发展对建筑的需要，这就是建筑仿生学的主要任务。 仿生建筑在国内建筑类别里面是一个开发中的亮点，也是未来建筑的一个良好走势，将人与自然更完美、和谐的统一，是人的自然回归性的一种表现。而在建筑本身的结构方面来讲，仿生建筑正是吸取了自然界优势来更好的改善人们的生活环境。其实，人类在建筑技术上所遇到的许多难题，自然界中早已有了类似的解答，因为生物在千万年进化的过程中，为了适应自然界的规律需要不断完善自身的性能与组织，它需要获得高效低耗、自觉应变、新陈代谢、肌体完整的保障系统，从而生物才能得以生存与繁衍。只有这样，自然界才能成为一个整体，才能保持生物链的平衡与延续。当然，人也是大自然中的一员，人类为了生存与发展不仅需要建筑，而建筑也需要适应自然界的规律，否则不仅会破坏自然环境，而且也会毁灭人类自身。 仿生的倾向在近几十年来也在不断发展，它的研究意义既是为了建筑应用类比的方法从自然界中吸取灵感进行创新，同时也是为了与自然生态环境相协调，保持生态平衡。自然界是人类的老师，人们无时无刻不在从自然界中获得启发而进行有益的创造。本课题是对办公空间的仿生性进行研究，办公是酿造文化、孵化成果的过程，孵化这一自然现象便为设计提供了灵感来源。本课题将生物孵化器如蛋的形态进行小型建筑设计，并结合生物孵化的原理对建筑的生态设计进行研究。仿生并不是单纯地模仿照抄，它是吸收动物、植物的生长肌理以及一切自然生态的规律，结合建筑的自身特点而适应新环境的一种创作方法，它无疑是有生命力的，也是可持续发展的保证。 本选题从建筑仿生的综合性角度出发，围绕生物孵化的原理，尝试创造出新颖和适应环境生态的建筑形式，从中观察吸收一切有用的因素作为创作灵感，同时学习生物科学的肌理并结合现代建筑技术来为建筑创新服务。希望通过本题及今后对建筑仿生的研究为人们创造良好的生活和工作环境，为使城市环境达到生态平衡和持续发展的提供一种新的可能性。 二、本题的基本内容 绪论 1.概念 仿生建筑的定义 仿生建筑的表现形式及实现手法 建筑的形式仿生 建筑的功能仿生 仿生建筑存在的意义 2.仿生建筑的调研分析 国内实例分析 国外实例分析 分析结果 借鉴的地方 存在问题 一些作品设计的时候经常会出现简单模仿某一形象的问题，这种做法背离了建筑仿生的意义，只是一种单纯追求新奇噱头的效果，既无创新的价值，也不能与周围生态环境取得协调。 3.空间形态仿生设计实践 设计灵感来源 设计方案 4.结论 建筑仿生可以是多方面的，也可以是综合性的，要应用仿生原理创造出新颖和适应环境生态的建筑形式。要有效的利用有限资源，使建筑更贴近大自然更适合人类居住;还应从材料的选择、结构功能、制造过程、使用和等诸方面，全方位考虑资源利用和环境影响及解决方法。在设计过程中把降低能耗、美观实用、使材料和部件限度的发挥，把人性化设计列入的设计指标，使建筑向自然回归。建筑仿生学是新时代的一种潮流，今后也仍然会成为建筑创新的源泉和保证环境生态平衡的重要手段。 三、完成期限和主要措施 第1周：进行实地和书面调研，确定毕业设计和论文的题目。 第2周：对资料进行整理和再收集，在此基础上进行开题报告的撰写。 第3周：在草稿纸上绘制设计的草图，对小型办公空间建筑的大体外型进行整体把握并考虑外型中存在的仿生问题。 第4周：在外型设计完成的基础上对空间划分和布局在草稿纸上绘制草图。 第5周：开始绘制CAD的总平面和各层平面，寻找与论文相关的英文资料。 第6周：SketchUP创建小型建筑外部场景和办公空间内部建模，对毕业论文提纲进行详细补充。 第7周：对查找的英文资料进行英译汉，SketchUP建模进行部分渲染。 第8周：SketchUP建模完成3张，CAD图完成5张，毕业论文、英译汉完成50%。 第9周：CAD图进行细部完善，绘制办公空间室内的立面和剖面。 第10周：SketchUP建模进行办公空间室内的建模和渲染。 第11周：把毕业论文进行完善，把CAD图标注尺寸和材料。 第12周：对剩余的英文资料进行完成，SketchUP效果图进行调整。 第13周：完成5000字的论文，英译汉5000英文字符。完成设计效果图5张、CAD10张、A3的设计报告书。 第14周：打印报告书、论文打印和装订，制作ppt。 第15周：刻盘上交导师(效果图5张、CAD10张、A3的设计报告书，ppt15)。 第16周：布置毕业设计展 第17周：毕业答辩 四、预期达到的目标 通过毕业设计和对毕业论文的撰写，希望对空间形态仿生这一课题有更深刻的理解，对中外的仿生建筑状况有较全面的了解，在现有的研究成果的基础上对我国仿生建筑问题做进一步的研究和分析，通过自己的调研和老师的指导对我国现在的仿生建筑有一个全新的认识，在认识问题的基础上找到一种解决问题的合适方法。通过这次毕业设计和毕业论文能使自己的能力得到全面地提高，培养逻辑思维与形象思维的融合渗透，以产生独特的思考力和创造性，使自己的设计思维更加的成熟，为自己今后的设计生涯做好充分的准备。 五、主要参考文献 1.(英)休.奥尔德西-威廉斯，当代仿生建筑，大连理工大学出版社，2004-3-1 2.(法)卡特林.格鲁 姚孟吟 译，艺术介入空间，桂林;广西师范大学出版社 3.戴志忠，杨震，熊伟，建筑创作构思解析-生态.仿生，中国计划出版社，2006，P161-255 4. 中华学生百科全书-建筑科学 建筑仿生学原理 5. 杨小峰，罗文缓，仿生建筑浅析，青岛理工大学学报，2005年06期 6. 李兵，崔念迅，建筑设计中的仿生理念，工程建筑与设计，2005年12期 7.姚晓微，沈明磊，仿生建筑设计，山西建筑，2006年05期 8.哈韦尔·皮奥斯，罗莎·塞尔维拉，建筑学的仿生结构--西班牙皮奥斯和塞尔维拉的五个作品及五项原则，时代建筑，2006年02期 9.徐恒醇，设计美学-自然形态的情感与功能启示，北京;清华大学出版社， ，P7-12 10.周曦，李湛东，生态设计新论-对生态设计的反思和再认识，东南大学出版社， 11.李华东，高科技生态建筑，天津;天津大学出版社，

毕 业 论 文 一、机电一体化技术发展历程及其趋势 自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意. (一)机电一体化"的发展历程 1.数控机床的问世,写下了"机电一体化"历史的第一页; 2.微电子技术为"机电一体化''带来勃勃生机; 3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础; 4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶. (二)机电一体化"发展趋势 1.光机电一体化.一般的机电一体化系统是由传感系统、能源系统、信息处理系统、机械结构等部件组成的.因此,引进光学技术,实现光学技术的先天优点是能有效地改进机电一体化系统的传感系统、能源(动力)系统和信息处理系统.光机电一体化是机电产品发展的重要趋势. 2.自律分配系统化——柔性化.未来的机电一体化产品,控制和执行系统有足够的“冗余度”，有较强的“柔性”，能较好地应付突发事件，被设计成“自律分配系统”。在自律分配系统中，各个子系统是相互独立工作的，子系统为总系统服务，同时具有本身的“自律性”，可根据不同的环境条件作出不同反应。其特点是子系统可产生本身的信息并附加所给信息，在总的前提下，具体“行动”是可以改变的。这样，既明显地增加了系统的适应能力(柔性)，又不因某一子系统的故障而影响整个系统。 3.全息系统化——智能化。今后的机电一体化产品“全息”特征越来越明显，智能化水平越来越高。这主要收益于模糊技术、信息技术(尤其是软件及芯片技术)的发展。除此之外，其系统的层次结构，也变简单的“从上到下”的形势而为复杂的、有较多冗余度的双向联系。 4.“生物一软件”化—仿生物系统化。今后的机电一体化装置对信息的依赖性很大，并且往往在结构上是处于“静态”时不稳定，但在动态(工作)时却是稳定的。这有点类似于活的生物：当控制系统(大脑)停止工作时，生物便“死亡”，而当控制系统(大脑)工作时，生物就很有活力。仿生学研究领域中已发现的一些生物体优良的机构可为机电一体化产品提供新型机体，但如何使这些新型机体具有活的“生命”还有待于深入研究。这一研究领域称为“生物——软件”或“生物——系统”，而生物的特点是硬件(肌体)——软件(大脑)一体，不可分割。看来，机电一体化产品虽然有向生物系统化发展趋，但有一段漫长的道路要走。 5.微型机电化——微型化。目前，利用半导体器件制造过程中的蚀刻技术，在实验室中已制造出亚微米级的机械元件。当将这一成果用于实际产品时，就没有必要区分机械部分和控制器了。届时机械和电子完全可以“融合”，机体、执行机构、传感器、CPU等可集成在一起，体积很小，并组成一种自律元件。这种微型机械学是机电一体化的重要发展方向。 二、典型的机电一体化产品 机电一体化产品分系统(整机)和基础元、部件两大类。典型的机电一体化系统有：数控机床、机器人、汽车电子化产品、智能化仪器仪表、电子排版印刷系统、CAD／CAM系统等。典型的机电一体化元、部件有：电力电子器件及装置、可编程序控制器、模糊控制器、微型电机、传感器、专用集成电路、伺服机构等。这些典型的机电一体化产品的技术现状、发展趋势、市场前景分析从略。 三、我国发展“机电一体化”面临的形势和任务 机电一体化工作主要包括两个层次：一是用微电子技术改造传统产业，其目的是节能、节材，提高工效，提高产品质量，把传统工业的技术进步提高一步；二是开发自动化、数字化、智能化机电产品，促进产品的更新换代。 (一)我国“机电一体化”工作面临的形势 1. 我国用微电子技术改造传统工业的工作量大而广，有难度 2. 我国用机电一体化技术加速产品更新换代，提高市场占有率的呼声高，有压力。 3. 我国用机电一体化产品取代技术含量和附加值低，耗能、耗水、耗材高，污染、扰民产品的责任重，有意义。在我国工业系统中，能耗、耗水大户，对环境污染严重的企业还占相当大的比重。近年来我国的工业结构、产品结构虽然几经调整，但由于多种原因，成效一直不够明显。这里面固然有上级领导部门的政出多门问题，有企业的“故土难离”“死守故业”问题，但不可否认也有优化不出理想的产业，优选不出中意的产品问题。上佳的答案早就摆在了这些企业的面前，这就是发展机电一体化，开发和生产有关的机电一体化产品。机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。 另外，从市场需求的角度看，由于我国研制、开发机电一体化产品的历史不长，差距较大，许多产品的品种、数量、档次、质量都不能满足需求，每年进口量都比较大，因此亟需发展。 (二) 我国“机电一体化”工作的任务 我国在机电一体化方面的任务可以概括为两句话：一句话是广泛深入地用机电一体化技术改造传统产业；另一句话是大张旗鼓地开发机电一体化产品，促进机电产品的更新换代。总的目的是促进机电一体产业的形成、为我国产业结构和产品结构调整作贡献。 总之，机电一体化技术既是振兴传统机电工业的新鲜血液和源动力，又是开启我国机电行业产品结构、产业结构调整大门的钥匙。 四、我国发展“机电一体化”的对策 (一)加强统筹安排，协调发展计划 目前，我国从事“机电一体化”研究开发及生产的单位很多。各自都有一套自己的发展策略。各单位的计划由于受各自立足点、着眼点的限制，难免只考虑局部利益，各主管部门的有关计划和规划，也有统一考虑不足，统筹安排不够的问题，同时缺少综观全局的有权威性的发展计划和战略规划。因此，建议各主管部门责成有关单位在进行深入调查研究、科学分析的基础上，制定出统管全局的“机电一体化”研究、开发、生产计划和规划，避免开发上重复，生产上撞车! (二)强化行业管理，发挥“协会”作用 目前，我国“机电一体化”较热，而按目前的行业划分方法和管理体制，“政出多门”是难哆的。因此，我国有必要明确一个“机电一体化”行业的统管机构，根据目前国家政治体制改革和经济体制改革的精神，以及机电一体化行业特点，我们建议，尽快加强北京机电一体化协会的建设，赋予其行业管理职能。“协会”要进一步扩大领导机构——理事会的代表层面和复盖面，要加强办公室、秘书处的建设；要通过其精明干练的办事机构、经济实体，组织“行业”发展计划、战略规划的拟制；指导行业布点布局的调整，进行发展突破口的选择，抓好重点工程的试点和有关项目的发标、招标工作…… (三)优化发展环境、增大支持力度 优化发展环境指通过宣传群众，造成一种社会上下、企业内外都重视、支持“机电一体化”发展的氛围，如尽快为外商到我国投资发展“机电一体化”产业提供方便；尽可能为兴办开发、生产机电一体化产品的高新技术企业开绿灯；尽力为开发、生产机电一体化产品调配好资源要素等。 增大支持力度，在技术政策上，要严格限制耗电、耗水、耗材高的传统产品的发展，对未采用机电一体化技术落后产品限制强制淘汰；大力提倡用机电一体化技术对传统产业进行改造，对有关机电一体化技术对传统产业乾地改造，对有关技术开发、应用项目优先立项、优先支持，对在技术开发、应用中做出贡献的单位领导、科技人员进行表彰奖励等。 (四)突出发展重点，兼顾“两个层次” 机电一体化产业复盖面非常广，而我们的财力、人力和物力是有限的，因此我们在抓机电一体化产业发展时不能面面俱到、平铺直叙，而应分清主次，大胆取舍，有所为，有所不为。要注意抓两个层次上的工作。第一个层次是“面上”的工作，即用电子信息技术对传统产业进行改造，在传统的机电设备上植入或嫁接上微电子(计算机)装置，使“机械”和“电子”技术在浅层次上结合。第二个层次是“提高”工作，即在新产品设计之初，就把“机械”与“电子”统一起来进行考虑，使“机械”与“电子”密不可分，深度结合，生产出来的新产品起码正做到机电一体化。 结束语：本论文在各位老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同时我在网上也搜集了不少资料，才使我的毕业论文工作顺利完成。在此向学院工程系的全体老师表示由衷的谢意。