适读人群 ：仿生专业本科生
本书作为教育部战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材，旨在满足新工科复合型高技术人才的知识学习与能力培养需求，不仅涵盖了仿生机械设计的基础理论与实践应用，还融入了编者在该领域十余载丰富的科研经验及教学经验。

本书作为教育部战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材，旨在满足新工科复合型高技术人才的知识学习与能力培养需求，不仅涵盖了仿生机械设计的基础理论与实践应用，还融入了编者在该领域十余载丰富的科研经验及教学经验。
全书共8章，涵盖仿生机械设计原理、仿生机械设计方法、仿生机械运动学与动力学等核心内容，具体包括仿生机械设计的思维基础、仿生模本分析、仿生机构创新设计，以及机械系统运动方案与仿生创新设计等。本书通过列举工程常见的仿生机械设计案例，如仿爬行动物、仿步行动物、仿飞行动物和仿游动动物的机械设计，为仿生创新理论与方法的应用提供了有力支撑。此外，本书还介绍了仿生机械创新设计的基础知识和相关应用，列举了仿生上肢康复机械创新设计的经典案例，同时增设了仿生机械创新设计的开放性研究课题，以进一步激发读者的研究兴趣和培养创新能力。
本书内容丰富，结构清晰，形式新颖，既适合作为普通高等院校本科机械类、电子信息类、自动化类等与智能制造密切相关专业的教材，也可作为独立学院、高职（专科）院校和成人高等学校同类专业的教学参考书。此外，本书还可供企业及培训机构的相关技术人员参考。

高等院校教师

前言
第1章绪论1
11仿生学与仿生机械设计概述1
12仿生机械设计的目的与意义12
13仿生机械设计研究内容13
思考题16
第2章仿生机械设计理论基础17
21仿生模本选取17
22仿生机械设计原理22
23仿生机械设计类型23
24仿生机械设计流程25
思考题31
第3章仿生机械运动学与动力学
分析32
31机械运动学与动力学分析基础32
32仿生机械运动学分析36
33仿生机械动力学分析51
思考题56
第4章仿爬行动物机械设计57
41典型爬行动物模本57
42典型爬行动物运动规律分析57
43仿生机械鳄鱼设计63
44仿生机械蛇设计68
45仿生机械壁虎设计77
思考题81
第5章仿步行动物机械设计82
51典型步行动物模本82
52典型步行动物运动规律分析83
53仿生双足机器人设计87
54仿生四足机器人设计97
55仿生多足机器人设计101
思考题103
第6章仿飞行动物机械设计104
61典型飞行动物模本104
62典型飞行动物运动方式分析105
63典型飞行动物动力学分析106
64仿生飞行机械设计方法109
65仿昆虫飞行机械设计115
66仿鸟类飞行机械设计124
思考题127
第7章仿游动动物机械设计128
71典型游动动物模本128
72典型游动动物运动规律分析131
73仿鱼类机械设计136
74仿软体动物类机械设计142
75仿水母类机械设计146
76仿两栖类机械设计152
思考题157
第8章仿生机械设计实践：创新案例
设计与展示158
81仿生机械设计及开发流程158
82肘腕联动上肢被动康复器械设计159
83仿生机械设计题目171
84齿轮几何计算详细过程及计算结果174
参考文献177

随着科学技术的不断进步，仿生学与机械工程的融合已成为当今科技领域的一个热门领域。仿生机械设计以生物学中的自然现象、生物体结构和生物功能为灵感，将其应用于机械系统的设计与优化之中，已经成为提高机械系统性能和效率的重要手段之一。
仿生机械设计的概念源于对自然界中生物体结构和功能的深入研究。这些生物体经过数亿年的进化优化，在自然选择的过程中形成了卓越的适应性和高效性。因此，将这些优异的生物特征转化为机械系统设计要素，不仅能够提升系统的整体性能，还可助力机械系统应对更为复杂多变的任务需求，提升其自适应性。
本书系统地介绍了仿生机械设计的基本原理、方法及其应用。首先，解析了生物体结构与功能间的紧密联系，并展示如何将这些特征转化为机械系统设计要素。通过深入研究生物体的结构与功能，列举了一些优秀的设计方案和工程解决方案，以激发新的机械系统设计理念和创新灵感。其次，介绍了仿生学原理在各种机械系统中的应用实例。从生物运动方式到生物材料特性，介绍了仿爬行动物、仿步行动物、仿飞行动物和仿游动动物等典型仿生机械设计方法，通过案例分析和实际应用，简要探讨了仿生机械设计的实际应用价值及其潜在影响。最后，列举了仿生机械创新设计的开放性题目以供读者演练。随着科学技术的不断进步，仿生机械设计这一领域也将迎来新的发展机遇和挑战。通过不断的创新和实践，仿生机械设计可为未来工程领域的发展带来新的突破和机遇。希望本书除了作为本科生教材以外，还能成为工程师、设计师和研究人员的参考指南，帮助读者更好地理解仿生机械设计的原理与应用，并在实践中创造出更加创新和高效的机械系统。
本书由吉林大学韩志武教授和张俊秋教授统稿。全书共8章，其中，第1章、第2章由韩志武编写；第3章由牛士超编写；第4章由董立春编写；第5章由冯美编写；第6章由赵佳乐编写；第7章由张俊秋编写；第8章由卢秀泉编写。全书由吉林大学王顺教授主审。
在本书的编写过程中，吉林大学任露泉院士给予了非常多的指导和帮助，谨在此表示最衷心的感谢。
北京航空航天大学蒋永刚教授、南京航空航天大学吉爱红教授、海南大学张燕副教授对本书的内容、架构、细节等提出了宝贵的意见。吉林大学仿生团队部分研究生在本书编写过程中做了大量图片处理、文献查阅和文字校对等工作，在成书之际特向他们表达谢意。此外，本书的编写参考了国内外相关文献资料，在此也向所有原作者表示感谢。
由于仿生机械设计的内容与方法还在不断的发展和完善过程中，且作者水平有限，所以书中难免存在疏漏和欠妥之处，敬请读者批评指正。
作者