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仿生设计学

仿生设计学,亦可称之为设计仿生学（Design Bionics）,它是在仿生学和设计学的基础上发展起来的一门新兴边缘学科，主要涉及到数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科。
仿生设计学与旧有的仿生学成果应用不同，它是以自然界万事万物的“形”、“色”、“音”、“功能”、“结构”等为研究对象，有选择地在设计过程中应用这些特征原理进行的设计，同时结合仿生学的研究成果，为设计提供新的思想、新的原理、新的方法和新的途径。在某种意义上，仿生设计学可以说是仿生学的延续和发展，是仿生学研究成果在人类生存方式中的反映。
仿生设计学作为人类社会生产活动与自然界的锲合点，使人类社会与自然达到了高度的统一，正逐渐成为设计发展过程中新的亮点。

自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。
人类最初使用的工具——木棒和石斧，无疑是使用的天然木棒和天然石块；骨针的使用，无疑是鱼刺的模仿……所有这些工具的创造、生活方式的选择都不能说是人类凭空想象出来的，只能说是对自然中存在的物质及某种构成方式的直接模拟，是人类初级创造阶段，也可以说是仿生设计的起源和雏形，它们虽然是比较粗糙的、表面的，但却是我们今天得以发展的基础。
在我国，早就有着模仿生物的事例。相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害；四千多年前，我们的祖先“见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车。古代庙宇中大殿之前的山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点像大象的架势，柱子又圆又粗，仿佛像大象的腿。
我国古代勤劳勇敢的劳动人民对于绚丽的天空、翱翔的苍鹰早就有着各种美妙的幻想。根据秦汉时期史书记载，两千多年前，我国人民就发明了风筝，并且应用于军事联络。春秋战国时代，鲁国匠人鲁班，本名公输般，首先开始研制能飞的木鸟；并且他从一种能划破皮肤的带齿的草叶得到启示而发明了锯子。据《杜阳杂编》记载，唐朝有个韩志和，“善雕木作鸾、鹤、鸦、鹊之状，饮啄动静与真无异，以关戾置于腹内，发之则凌云奋飞，可高达三丈至一二百步外，始却下。”西汉时期，有人用鸟的羽毛做成翅膀，从高台上飞下来，企图模仿鸟的飞行。以上几例，足以说明我国古代劳动人民对鸟类的扑翼和飞行，进行了细致的观察和研究，这也是最早的仿生设计活动之一。明代发明的一种火箭武器“神火飞鸦”，也反映了人们向鸟类借鉴的愿望。

我国古代劳动人民对水生动物——鱼类的模仿也卓有成效。通过对水中生活的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。古代水战中使用的火箭武器 “火龙出水”，多少有点模仿动物的意思。以上事例说明，我国古代劳动人民早期的仿生设计活动，为开发我国光辉灿烂的古代文明，创造了非凡的业绩。
外国的文明史上，大致也经历了相似的过程。在包含了丰富生产知识的古希腊神话中，有人用羽毛和蜡做成翅膀，逃出迷宫；还有泰尔发明了锯子，传说这是从鱼背骨和蛇的腭骨的形状受到启示而创造出来的。十五世纪时，德国的天文学家米勒制造了一只铁苍蝇和一只机械鹰，并进行了飞行表演。
一八ОΟ年左右，英国科学家、空气动力学的创始人之一—凯利，模仿鳟鱼和山鹬的纺锤形，找到阻力小的流线型结构。凯利还模仿鸟翅设计了一种机翼曲线，对航空技术的诞生起了很大的促进作用。同一时期，法国生理学家马雷，对鸟的飞行进行了仔细的研究，在他的著作《动物的机器》一书中，介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。德国人亥姆霍兹也从研究飞行动物中，发现飞行动物的体重与身体的线度的立方成正比。亥姆霍兹的研究指出了飞行物体身体大小的局限。人们通过对鸟类飞行器官的详细研究和认真的模仿，根据鸟类飞行机构的原理，终于制造了能够载人飞行的滑翔机。
后来，设计师又根据鹤的体态设计出了掘土机的悬臂，在一战期间，人们从毒气战幸存的野猪身上中获得启示，模仿野猪的鼻子设计出了防毒面具。在海洋中浮沉灵活的潜水艇又是运用了哪些原理？虽然我们无据考察潜艇设计师在设计潜艇时是否请教了生物界，但是不难设想，设计师一定懂得鱼鳔是鱼类用来改变身体同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陆两栖动物，体育工作者就是认真研究了青蛙在水中的运动姿势，总结出一套既省力、又快速的游泳动作——蛙泳。另外，为潜水员制作的蹼，几乎完全按照青蛙的后肢形状做成，这就大大提高了潜水员在水中的活动能力。

二、仿生设计的历史

自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，它们在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领。人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着人们去想象和模仿。人类运用其观察、思维和设计能力，开始了对生物的模仿，并通过创造性的劳动，制造出简单的工具，增强了自己与自然界斗争的本领和能力。
人类最初使用的工具——木棒和石斧，无疑是使用的天然木棒和天然石块；骨针的使用，无疑是鱼刺的模仿……所有这些工具的创造、生活方式的选择都不能说是人类凭空想象出来的，只能说是对自然中存在的物质及某种构成方式的直接模拟，是人类初级创造阶段，也可以说是仿生设计的起源和雏形，它们虽然是比较粗糙的、表面的，但却是我们今天得以发展的基础。
在我国，早就有着模仿生物的事例。相传在公元前三千多年，我们的祖先有巢氏模仿鸟类在树上营巢，以防御猛兽的伤害；四千多年前，我们的祖先“见飞蓬转而知为车”，即见到随风旋转的飞蓬草而发明轮子，做有装成轮子的车。古代庙宇中大殿之前的山门的建造，就其建筑结构来看，颇有点像大象的架势，柱子又圆又粗，仿佛像大象的腿。
我国古代勤劳勇敢的劳动人民对于绚丽的天空、翱翔的苍鹰早就有着各种美妙的幻想。根据秦汉时期史书记载，两千多年前，我国人民就发明了风筝，并且应用于军事联络。春秋战国时代，鲁国匠人鲁班，本名公输般，首先开始研制能飞的木鸟；并且他从一种能划破皮肤的带齿的草叶得到启示而发明了锯子。据《杜阳杂编》记载，唐朝有个韩志和，“善雕木作鸾、鹤、鸦、鹊之状，饮啄动静与真无异，以关戾置于腹内，发之则凌云奋飞，可高达三丈至一二百步外，始却下。”西汉时期，有人用鸟的羽毛做成翅膀，从高台上飞下来，企图模仿鸟的飞行。以上几例，足以说明我国古代劳动人民对鸟类的扑翼和飞行，进行了细致的观察和研究，这也是最早的仿生设计活动之一。明代发明的一种火箭武器“神火飞鸦”，也反映了人们向鸟类借鉴的愿望。

我国古代劳动人民对水生动物——鱼类的模仿也卓有成效。通过对水中生活的鱼类的模仿，古人伐木凿船，用木材做成鱼形的船体，仿照鱼的胸鳍和尾鳍制成双桨和单橹，由此取得水上运输的自由。后来随制作水平提高而出现的龙船，多少受到了不少动物外形的影响。古代水战中使用的火箭武器 “火龙出水”，多少有点模仿动物的意思。以上事例说明，我国古代劳动人民早期的仿生设计活动，为开发我国光辉灿烂的古代文明，创造了非凡的业绩。
外国的文明史上，大致也经历了相似的过程。在包含了丰富生产知识的古希腊神话中，有人用羽毛和蜡做成翅膀，逃出迷宫；还有泰尔发明了锯子，传说这是从鱼背骨和蛇的腭骨的形状受到启示而创造出来的。十五世纪时，德国的天文学家米勒制造了一只铁苍蝇和一只机械鹰，并进行了飞行表演。
一八ОΟ年左右，英国科学家、空气动力学的创始人之一—凯利，模仿鳟鱼和山鹬的纺锤形，找到阻力小的流线型结构。凯利还模仿鸟翅设计了一种机翼曲线，对航空技术的诞生起了很大的促进作用。同一时期，法国生理学家马雷，对鸟的飞行进行了仔细的研究，在他的著作《动物的机器》一书中，介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系。德国人亥姆霍兹也从研究飞行动物中，发现飞行动物的体重与身体的线度的立方成正比。亥姆霍兹的研究指出了飞行物体身体大小的局限。人们通过对鸟类飞行器官的详细研究和认真的模仿，根据鸟类飞行机构的原理，终于制造了能够载人飞行的滑翔机。
后来，设计师又根据鹤的体态设计出了掘土机的悬臂，在一战期间，人们从毒气战幸存的野猪身上中获得启示，模仿野猪的鼻子设计出了防毒面具。在海洋中浮沉灵活的潜水艇又是运用了哪些原理？虽然我们无据考察潜艇设计师在设计潜艇时是否请教了生物界，但是不难设想，设计师一定懂得鱼鳔是鱼类用来改变身体同水的比重，使之能在水中沉浮的重要器官。青蛙是水陆两栖动物，体育工作者就是认真研究了青蛙在水中的运动姿势，总结出一套既省力、又快速的游泳动作——蛙泳。另外，为潜水员制作的蹼，几乎完全按照青蛙的后肢形状做成，这就大大提高了潜水员在水中的活动能力。

三、仿生设计的发展

到了近代，生物学、电子学、动力学等学科的发展亦促进了仿生设计学的发展。以飞机的产生为例：
在经过无数次模仿鸟类的飞行失败后，人们通过不泄的努力，终于找到了鸟类能够飞行的原因：鸟的翅膀上弯下平，飞行时，上面的气流比下面的快，由此形成下面的压力比上面的大，于是翅膀就产生了垂直向上的升力，飞的越快，升力越大。
1852年，法国人季法儿发明了气球飞船；1870年，德国人奥托.利连塔尔制造了第一架滑翔机。利连塔尔是十九世纪末的一位具有大无畏冒险精神的人，他望着家乡波美拉尼亚的鹳用笨拙的翅膀从他房顶上飞过，他坚信人能飞行。1891年，他开始研制一种弧形肋状蝙蝠翅膀式的单翼滑翔机，自己还进行试飞；此后五年，他进行了2000多次滑翔飞行，并同鸟类进行了对比研究，提供了很有价值的资料。资料证明：气流流经机翼上部曲面所走路程，比气流流经机翼下平直表面距离较长，因而也较快，这样才能保证气流在机翼的后缘点汇合；上部气流由于走的较快，它就较为稀薄，从而产生强大吸力，约占机翼升力的三分之二大小；其余的升力来自翼下气流对机翼的压力。
19世纪末，内燃机的出现，给了人类有史以来一直梦寐以求的东西：翅膀。不用说这种翅膀是笨拙的、原始的和不可靠的，然而这却是使人类能随风伴鸟一起飞翔的翅膀。
莱特兄弟发明了真正意义上的飞机。在飞机的设计制作过程中，怎样使飞机拐弯和怎样使它稳定一直困扰着他们。为此，莱特兄弟又研究了鸟的飞行。例如，他们研究鶙鵳怎样使一只翅膀下落，靠转动这只下落的翅膀保持平衡；这只翅膀上增大的压力怎样使鶙鵳保持稳定和平衡。这两个人给他们的滑翔机装上翼梢副翼进行这些实验，由地面上的人用绳控制，使之能转动或弯翘。他们的第二个成功的实验是用操纵飞机后部一个可转动的方向舵来控制飞机的方向，通过方向舵使飞机向左或向右转弯。
后来，随着飞机的不断发展，它们逐渐失去了原来那些笨重而难看的体形，它们变的更简单，更加实用。机身和单曲面机翼都呈现出象海贝、鱼和受波浪冲洗的石头所具有的自然线条。飞机的效率增加了，比以前飞的更快，飞的更高。到了现代，科学高度发展但环境破*、生态失衡、能源枯竭，人类意识到了重新认识自然，探讨与自然更加和谐的生存方式的高度紧迫感，亦认识到仿生设计学对人类未来发展的重要性。特别是一九六Ο年秋，在美国俄亥俄州召开了第一次仿生学讨论会，成为仿生学的正式诞生之日。
此后，仿生技术取得了飞跃的发展，并获得了广泛的应用。仿生设计亦随之获得突飞猛进的发展，一大批仿生设计作品如智能机器人、雷达、声纳、人工脏器、自动控制器、自动导航器等等应运而生。
近代，科学家根据青蛙眼睛的特殊构造研制了电子蛙眼，用于监视飞机的起落和跟踪人造卫星；根据空气动力学原理仿照鸭子头形状而设计的高速列车；模仿某些鱼类所喜欢的声音来诱捕鱼的电子诱鱼器；通过对萤火虫和海蝇地发光原理的研究，获得了化学能转化为光能的新方法，从而研制出化学荧光灯等等。

目前，仿生设计学在对生物体几何尺寸及其外形的模仿同时，还通过研究生物系统的结构、功能、能量转换、信息传递等各种优异特征，并把它运用到技术系统中，改善已有的工程设备，并创造出新的工艺、自动化装置、特种技术元件等技术系统；同时仿生设计学为创造新的科学技术装备、建筑结构和新工艺提供原理、设计思想或规划蓝图，亦为现代设计的发展提供了新的方向，并充当了人类社会与自然界沟通信息的“纽带”。
对人脑的探索，可以展望未来的电子计算机有可能具有生物原理的功能。同它相比，现在的电子计算机只能作为算盘。
对植物光合作用的研究，将为延长人类的寿命、治疗疾病提供一个崭新的医学发展途径。
对生物体结构和形态的研究，有可能使未来的建筑、产品改变模样。使人们从“城市”这个人造物理环境中重新回归“自然”。
信天翁是一种海鸟，它具有淡化海水的器官——“去盐器”。对其“去盐器”的结构及其工作原理的研究，可以启发人们去改善旧的或创造出新的海水淡化装置。
白蚁能把吃下去的木质转化为脂肪和蛋白质，对其机理的研究，将会对人工合成这些物质有所启发。
同时仿生设计亦可对人类的生命和健康造成巨大的影响。例如人们可以通过仿生技术，设计制造制造出人造器官，如血管、肾、骨膜、关节、食道、气管、尿道、心脏、肝脏、血液、子宫、肺、胰、眼、耳以及人工细胞。专家预测，在本世纪中后期，除脑以外人的所有器官都可以用人工器官代替。例如，模拟血液的功能，可以制造、传递养料及废物，并能与氧气及二氧化碳自动结合并分离的液态碳氢化合物人工血；模拟肾功能，用多孔纤维增透膜制成血液过滤器，也就是人工肾；模拟肝脏，根据活性碳或离子交换树脂吸附过滤有毒物质，制成人工肝解毒器；模拟心脏功能，用血液和单向导通驱动装置，组成人工心脏自动循环器。
随着对宇宙的开发、认识，又将使人类不但认识宇宙中新形式的生命，而且将为人类提供崭新的设计，创造出地球上前所未有的新的装置……

仿生设计学的特点与研究内容

仿生设计学是仿生学与设计学互相交叉渗透而结合成的一门的边缘学科，其研究范围非常广泛，研究内容丰富多彩，特别是由于仿生学和设计学涉及到自然科学和社会科学的许多学科，因此也就很难对仿生设计学的研究内容进行划分。这里，我们是基于对所模拟生物系统在设计中的不同应用而分门别类的。归纳起来，仿生设计学的研究内容主要有：
1、形态仿生设计学研究的是生物体（包括动物、植物、微生物、人类）和自然界物质存在（如日、月、风、云、山、川、雷、电等）的外部形态及其象征寓意，以及如何通过相应的艺术处理手法将之应用与设计之中。
2、功能仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的功能原理，并用这些原理去改进现有的或建造新的技术系统，以促进产品的更新换代或新产品的开发。
3、视觉仿生设计学研究生物体的视觉器官对图象的识别、对视觉信号的分析与处理，以及相应的视觉流程；他广泛应用与产品设计、视觉传达设计和环境设计之中。
4、结构仿生设计学主要研究生物体和自然界物质存在的内部结构原理在设计中的应用问题，适用与产品设计和建筑设计。研究最多的是植物的茎、叶以及动物形体、肌肉、骨骼的结构。
从国内外仿生设计学的发展情况来看，形态仿生设计学和功能仿生设计学是目前研究的重点。在本文中，还将着重介绍形态仿生学和功能仿生设计学的一些情况。

作为一门新兴的边缘交叉学科，仿生设计学具有某些设计学和仿生学的特点，但他又有别与这两门学科。具体说来，仿生设计学具有如下特点：
1、 艺术科学性
仿生设计学是现代设计学的一个分支、一个补充。同其它设计学科一样，仿生设计学亦具有它们的共同特性——艺术性。鉴于仿生设计学是以一定的设计原理为基础、以一定的仿生学理论和研究成果为依据，因此具有很严谨的科学性。
2、 商业性
仿生设计学为设计服务，为消费者服务，同时优秀的仿生设计作品亦可刺激消费、引导消费、创造消费。
3、 无限可逆性
以仿生设计学为理论依据的仿生设计作品都可以在自然界中找到设计的原型，该作品在设计、投产、销售过程中所遇到的各种问题又可以促进仿生设计学的研究与发展。仿生学的研究对象是无限的，仿生设计学的研究对象亦是无限的；同理，仿生设计的原型也是无限的，只要潜心研究大自然，我们永远不会有江郎才尽的一天。
4、 学科知识的综合性
要熟悉和运用仿生设计学，必须具备一定的数学、生物学、电子学、物理学、控制论、信息论、人机学、心理学、材料学、机械学、动力学、工程学、经济学、色彩学、美学、传播学、伦理学等相关学科的基本知识。
5、 学科的交叉性
要深入研究和了解仿生设计学，必须在设计学的基础上，既要了解生物学、社会科学的基础知识，又要对当前仿生学的研究成果有清晰的认识。它是产生于几个学科交叉点上的一种新型交叉学科。

五、仿生设计学的研究方法

仿生设计学的研究方法主要为“模型分析法”：
1、创造生物模型和技术模型
首先从自然中选取研究对象，然后依此对象建立各种实体模型或虚拟模型，用各种技术手段（包括材料、工艺、计算机等）对它们进行研究，做出定量的数学依据；通过对生物体和模型定性的、定量的分析，把生物体的形态、结构转化为可以利用在技术领域的抽象功能，并考虑用不同的物质材料和工艺手段创造新的形态和结构。
① 从功能出发、研究生物体结构形态——制造生物模型。
找到研究对象的生物原理，通过对生物的感知，形成对生物体的感性认识。从功能出发，研究生物的结构形态，在感性认识的基础上，除去无关因素，并加以简化，提出一个生物模型。对照生物原型进行定性的分析，用模型模拟生物结构原理。目的是研究生物体本身的结构原理。
② 从结构形态出发，达到抽象功能——制造技术模型
根据对生物体的分析，做出定量的数学依据，用各种技术手段（包括材料、工艺等）制造出可以在产品上进行实验的技术模型。牢牢掌握量的尺度，从具象的形态和结构中，抽象出功能原理。目的是研究和发展技术模型本身。
2、可行性分析与研究
建立好模型后，开始对它们进行各种可行性的分析与研究：
① 功能性分析
找到研究对象的生物原理，通过对生物的感知，形成对生物体的感性认识。从功能出发，对照生物原型进行定性的分析。
② 外部形态分析
对生物体的外部形态分析，可以是抽象的，也可以是具象的。在此过程中重点考虑的是人机工学、寓意、材料与加工工艺等方面的问题。
③ 色彩分析
进行色彩的分析同时，亦要对生物的生活环境进行分析，要研究为什么是这种色彩？在这一环境下这种色彩有什么功能？
④ 内部结构分析
研究生物的结构形态，在感性认识的基础上，除去无关因素，并加以简化，通过分析，找出其在设计中值得借鉴合利用的地方。
⑤ 运动规律分析
利用现有的高科技手段，对生物体的运动规律进行研究，找出其运动的原理，针对性的解决设计工程中的问题。
当然，我们还可以就生物体的其它方面进行各种可行性分析。



仿生是高科技的代名词，它是指运用尖端的科学技术，来模仿生物的各种官能感觉和思维判功能，更加有效地为人数服务。各国都在不遗余力地加大在仿生学方面的研究。可以说，仿生学研究程度的高低，是国家综合国力的重要标志之一。荣事达集团研制开发的“仿生搓洗”全自动洗衣机最近推向市场，将仿生技 术运用于洗衣机领域，产生了革命性的影响。

据了解，这种洗衣机首先具有神经智能网络功能，可以模仿人的恩维判断能力，根据衣物的重量、质地、脏污程度来自行决定洗涤程序、洗涤时间和水位的高低，从而达到最佳的洗涤状态。其次，具有搓衣板的功能。洗衣机内的搓洗棒能够像手一样随心所欲地来回搓动，这种搓动被控制在300度以内，能够保证把衣服洗干净又防止衣服缠绕。三是它去除了传统洗衣机因机械传动装置所包含的机械连杆、曲柄、齿轮等部件转动所带来的噪音，采用直流永磁无刷电机直接驱动，有效地防止噪音的产生。

直流永磁无刷电机可节电50％

采用直流永磁无刷电机，在电子驱动器的控制下可实现无级调速，并可精确地控制搓洗棒每次转动的次数和角度。因此，不同的衣物质地、脏污程度可以设定不同的洗涤程序，有效地模仿了人工搓洗的快慢节奏和力度，实现“仿生”搓洗。另外，采用直流永磁电机比采用交流电机节电50％。

电子刹车技术把噪音降到最低

有洗衣机的消费者会有因噪音大而烦恼的体会，他们在换购洗衣机时总希望拥有一台没有噪音的洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机则恰好能满足这一点。

这主要是因为“仿生搓洗”洗衣机采用电子擎实现电子刹车，刹车时由电机本身迅速降速，从而避免了像其他洗衣机采用机械摩擦刹车时产生的噪音和振动，实现了静音运转。

搓洗棒确保洗涤过程中不产生碎屑

有洗衣机使用经验的消费者知道，洗衣机的洗涤桶上部都有一个过滤网，用来过滤衣物在洗涤时产生的碎屑。但是“仿生搓洗”洗衣机却没有这种过滤网，为什么呢？业内专家解释，这是因为“仿生搓洗”洗衣机的内部构造根本有别于波轮式和滚筒式洗衣机。“仿生搓洗”洗衣机采用的驱动擎是竖立的搓洗棒，能够使动能从中央向四周传递。当洗衣机启动时，搓洗棒带动衣物沿着桶壁运动的角度不超过300度，有效避免了衣物因连续旋转而形成的缠绕，以及与桶壁摩擦产生的碎屑，洗得干净、不缠绕、无摩擦，当然不需要过滤网。衣物沿桶壁来回运动与衣物在搓衣板上的来回运动极其相似，并能达到手洗效果，“仿生搓洗”洗衣机也由此得名。

飞机在夜间行驶不撞东西

人们都知道，飞机在夜间行驶是不会撞上东西的，是因为通过蝙蝠的启示，蝙蝠嘴里发出一种超声波，人是听不见的，但它能听见，假如有障碍物，声音就会反射回来，蝙蝠就立即改变飞行的方向，飞机也是它他通过天线发出一种无线电波，有障碍物也会反射回来，显示在荧光屏上，


摘 要 阐明制造过程与生命现象之间的相似之处：基于自组织机制的有序化、基于信息模型的个体复制，以及通过进化过程形成的高度适应性。论述仿生制造的基本内涵，指出现代制造科学应该从生命现象及生命科学中学习与借鉴的主要内容，它们包括完善的信息技术、由基因控制的生长型的加工成形方法、性能超群的有机材料、奇妙的生物智能、高效的寻优与趋优方法，以及先进的组织结构和运行模式。提出关于加强学科间的联合，促进仿生制造技术研究的建议。



-- 结构构件
对于构件，在截面面积相同的情况下，把材料尽可能放到远离中和轴的位置上，是有效的截面形状。有趣的是，在自然界许多动植物的组织中也体现了这个结论。例如：“疾风知劲草”，许多能承受狂风的植物的茎部是维管状结构，其截面是空心的。支持人承重和运动的骨骼，其截面上密实的骨质分布在四周，而柔软的骨髓充满内腔。在建筑结构中常被采用的空心楼板、箱形大梁、工形截面钣梁以及折板结构、空间薄壁结构等都是根据这条结论得来的。
-- 斑马
斑马生活在非洲大陆，外形与一般的马没有什么两样，它们身上的条纹是为适应生存环境而衍化出来的保护色。在所有斑马中，细斑马长得最大最美。它的肩高140-160厘米，耳朵又圆又大，条纹细密且多。斑马常与草原上的牛羚、旋角大羚羊、瞪羚及鸵鸟等共外，以抵御天敌。人类将斑马条纹应用到到军事上是一个是很成功仿生学例子。

仿生学举15个例子：
1。由令人讨厌的苍蝇，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。
2。从萤火虫到人工冷光；
3。电鱼与伏特电池；
4。水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。
5。人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。
电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。
6。根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。
7。模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。
8。根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器——步行机。
9。现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。
10。屋顶瓦楞模仿动物的鳞甲。
11。船桨模仿的是鱼的鳍。
12。锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。
13。苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。
14。嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。
15。壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。
16。贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。
回答者： xss2345 - 试用期 一级 3-12 19:37
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蝙蝠在飞行时,不断地从喉咙中发出____脉冲,声波碰到障碍物或昆虫后被反射回来,蝙蝠能够用_____接受回声,并能探测目标是昆虫还是障碍物,以及前边物体的大小,方向和距离.
回答者： 丫丫头2 - 魔法学徒 一级 3-12 18:34
bvj

参考资料：bbdu
回答者： abc1234pom856 - 魔法学徒 一级 3-12 19:08
苍蝇，是细菌的传播者，谁都讨厌它。可是苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是一种“复眼”，由30O0多只小眼组成，人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的，用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”，一次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路，大大提高了工效和质量。“蝇眼透镜”是一种新型光学元件，它的用途很多。
鱼儿在水中有自由来去的本领，人们就模仿鱼类的形体造船，以木桨仿鳍。相传早在大禹时期，我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯，他们就在船尾上架置木桨。通过反复的观察、模仿和实践，逐渐改成橹和舵，增加了船的动力，掌握了使船转弯的手段。这样，即使在波涛滚滚的江河中，人们也能让船只航行自如。
回答者： zxxoprea22 - 助理 二级 3-12 20:57
苍蝇，是细菌的传播者，谁都讨厌它。可是苍蝇的楫翅（又叫平衡棒）是“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是一种“复眼”，由30O0多只小眼组成，人们模仿它制成了“蝇眼透镜”。“蝇眼透镜”是用几百或者几千块小透镜整齐排列组合而成的，用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”，一次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路，大大提高了工效和质量。“蝇眼透镜”是一种新型光学元件，它的用途很多。

自然界形形色色的生物，都有着怎样的奇异本领？它们的种种本领，给了人类哪些启发？模仿这些本领，人类又可以造出什么样的机器？这里要介绍的一门新兴科学——仿生学。



鸟儿展翅可在空中自由飞翔。据《韩非子》记载鲁班用竹木作鸟“成而飞之，三日不下”。然而人们更希望仿制鸟儿的双翅使自己也飞翔在空中。早在四百多年前，意大利人利奥那多·达·芬奇和他的助手对鸟类进行仔细的解剖，研究鸟的身体结构并认真观察鸟类的飞行。设计和制造了一架扑翼机，这是世界上第一架人造飞行器。

以上这些模仿生物构造和功能的发明与尝试，可以认为是人类仿生的先驱，也是仿生学的萌芽。

【发人深省的对比】

人类仿生的行为虽然早有雏型，但是在20世纪40年代以前，人们并没有自觉地把生物作为设计思想和创造发明的源泉。科学家对于生物学的研究也只停留在描述生物体精巧的结构和完美的功能上。而工程技术人员更多的依赖于他们卓越的智慧，辛辛苦苦的努力，进行着人工发明。他们很少有意识的向生物界学习。但是，以下几个事实可以说明：人们在技术上遇到的某些难题，生物界早在千百万年前就曾出现，而且在进化过程中就已解决了，然而人类却没有从生物界得到应有的启示。


首先是对生物原型的研究。根据生产实际提出的具体课题，将研究所得的生物资料予以简化，吸收对技术要求有益的内容，取消与生产技术要求无关的因素，得到一个生物模型；第二阶段是将生物模型提供的资料进行数学分析，并使其内在的联系抽象化，用数学的语言把生物模型“翻译”成具有一定意义的数学模型；最后数学模型制造出可在工程技术上进行实验的实物模型。当然在生物的模拟过程中，不仅仅是简单的仿生，更重要的是在仿生中有创新。经过实践——认识——再实践的多次重复，才能使模拟出来的东西越来越符合生产的需要。这样模拟的结果，使最终建成的机器设备将与生物原型不同，在某些方面甚上超过生物原型的能力。例如今天的飞机在许多方面都超过了鸟类的飞行能力，电子计算机在复杂的计算中要比人的计算能力迅速而可靠。

仿生学的基本研究方法使它在生物学的研究中表现出一个突出的特点，就是整体性。从仿生学的整体来看，它把生物看成是一个能与内外环境进行联系和控制的复杂系统。它的任务就是研究复杂系统内各部分之间的相互关系以及整个系统的行为和状态。生物最基本的特征就是生物的自我更新和自我复制，它们与外界的联系是密不可分的。生物从环境中获得物质和能量，才能进行生长和繁殖；生物从环境中接受信息，不断地调整和综合，才能适应和进化。长期的进化过程使生物获得结构和功能的统一，局部与整体的协调与统一。仿生学要研究生物体与外界刺激（输入信息）之间的定量关系，即着重于数量关系的统一性，才能进行模拟。为达到此目的，采用任何局部的方法都不能获得满意的效果。因此，仿生学的研究方法必须着重于整体。

仿生学的研究内容是极其丰富多彩的，因为生物界本身就包含着成千上万的种类，它们具有各种优异的结构和功能供各行业来研究。自从仿生学问世以来的二十几年内，仿生学的研究得到迅速的发展，且取得了很大的成果。就其研究范围可包括电子仿生、机械仿生、建筑仿生、化学仿生等。随着现代工程技术的发展，学科分支繁多，在仿生学中相应地开展对口的技术仿生研究。例如：航海部门对水生动物运动的流体力学的研究；航空部门对鸟类、昆虫飞行的模拟、动物的定位与导航；工程建筑对生物力学的模拟；无线电技术部门对于人神经细胞、感觉器宫和神经网络的模拟；计算机技术对于脑的模拟似及人工智能的研究等。在第一届仿生学会议上发表的比较典型的课题有：“人造神经元有什么特点”、“设计生物计算机中的问题”、“用机器识别图像”、“学习的机器”等。从中可以看出以电子仿生的研究比较广泛。仿生学的研究课题多集中在以下三种生物原型的研究，即动物的感觉器官、神经元、神经系统的整体作用。以后在机械仿生和化学仿生方面的研究也随之开展起来，近些年又出现新的分支，如人体的仿生学、分子仿生学和宇宙仿生学等。

总之，仿生学的研究内容，从模拟微观世界的分子仿生学到宏观的宇宙仿生学包括了更为广泛的内容。而当今的科学技术正是处于一个各种自然科学高度综合和互相交叉、渗透的新时代，仿生学通过模拟的方法把对生命的研究和实践结合起来，同时对生物学的发展也起了极大的促进作用。在其它学科的渗透和影响下，使生物科学的研究在方法上发生了根本的转变；在内容上也从描述和分析的水平向着精确和定量的方向深化。生物科学的发展又是以仿生学为渠道向各种自然科学和技术科学输送宝贵的资料和丰富的营养，加速科学的发展。闪此，仿生学的科研显示出无穷的生命力，它的发展和成就将为促进世界整体科学技术的发展做出巨大的贡献。

【仿生学的研究范围】

仿生学的研究范围主要包括：力学仿生、分子仿生、能量仿生、信息与控制仿生等。

◇力学仿生，是研究并模仿生物体大体结构与精细结构的静力学性质，以及生物体各组成部分在体内相对运动和生物体在环境中运动的动力学性质。例如，建筑上模仿贝壳修造的大跨度薄壳建筑，模仿股骨结构建造的立柱，既消除应力特别集中的区域，又可用最少的建材承受最大的载荷。军事上模仿海豚皮肤的沟槽结构，把人工海豚皮包敷在船舰外壳上，可减少航行揣流，提高航速；

◇分子仿生，是研究与模拟生物体中酶的催化作用、生物膜的选择性、通透性、生物大分子或其类似物的分析和合成等。例如，在搞清森林害虫舞毒蛾性引诱激素的化学结构后，合成了一种类似有机化合物，在田间捕虫笼中用千万分之一微克，便可诱杀雄虫；

◇能量仿生，是研究与模仿生物电器官生物发光、肌肉直接把化学能转换成机械能等生物体中的能量转换过程；

◇信息与控制仿生，是研究与模拟感觉器官、神经元与神经网络、以及高级中枢的智能活动等方面生物体中的信息处理过程。例如,根据象鼻虫视动反应制成的“自相关测速仪”可测定飞机着陆速度。根据鲎复眼视网膜侧抑制网络的工作原理，研制成功可增强图像轮廓、提高反差、从而有助于模糊目标检测的—些装置。已建立的神经元模型达100种以上，并在此基础上构造出新型计算机。

模仿人类学习过程，制造出一种称为“感知机”的机器，它可以通过训练，改变元件之间联系的权重来进行学习，从而能实现模式识别。此外，它还研究与模拟体内稳态，运动控制、动物的定向与导航等生物系统中的控制机制，以及人-机系统的仿生学方面。

某些文献中，把分子仿生与能量仿生的部分内容称为化学仿生，而把信息和控制仿生的部分内容称为神经仿生。

仿生学的范围很广，信息与控制仿生是一个主要领域。一方面由于自动化向智能控制发展的需要，另一方面是由于生物科学已发展到这样一个阶段，使研究大脑已成为对神经科学最大的挑战。人工智能和智能机器人研究的仿生学方面——生物模式识别的研究，大脑学习记忆和思维过程的研究与模拟，生物体中控制的可靠性和协调问题等——是仿生学研究的主攻方面。

控制与信息仿生和生物控制论关系密切。两者都研究生物系统中的控制和信息过程，都运用生物系统的模型。但前者的目的主要是构造实用人造硬件系统；而生物控制论则从控制论的一般原理，从技术科学的理论出发，为生物行为寻求解释。

最广泛地运用类比、模拟和模型方法是仿生学研究方法的突出特点。其目的不在于直接复制每一个细节，而是要理解生物系统的工作原理，以实现特定功能为中心目的。—般认为，在仿生学研究中存在下列三个相关的方面：生物原型、数学模型和硬件模型。前者是基础，后者是目的，而数学模型则是两者之间必不可少的桥梁。

由于生物系统的复杂性，搞清某种生物系统的机制需要相当长的研究周期，而且解决实际问题需要多学科长时间的密切协作，这是限制仿生学发展速度的主要原因。


【仿生学的现象】

苍蝇与宇宙飞船

令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。

苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。

每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。

仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。

这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。

从萤火虫到人工冷光

自从人类发明了电灯，生活变得方便、丰富多了。但电灯只能将电能的很少一部分转变成可见光，其余大部分都以热能的形式浪费掉了，而且电灯的热射线有害于人眼。那么，有没有只发光不发热的光源呢? 人类又把目光投向了大自然。

在自然界中，有许多生物都能发光，如细菌、真菌、蠕虫、软体动物、甲壳动物、昆虫和鱼类等，而且这些动物发出的光都不产生热，所以又被称为“冷光”。

在众多的发光动物中，萤火虫是其中的一类。萤火虫约有1 500种,它们发出的冷光的颜色有黄绿色、橙色，光的亮度也各不相同。萤火虫发出冷光不仅具有很高的发光效率，而且发出的冷光一般都很柔和，很适合人类的眼睛，光的强度也比较高。因此，生物光是一种人类理想的光。

科学家研究发现，萤火虫的发光器位于腹部。这个发光器由发光层、透明层和反射层三部分组成。发光层拥有几千个发光细胞，它们都含有荧光素和荧光酶两种物质。在荧光酶的作用下，荧光素在细胞内水分的参与下，与氧化合便发出荧光。萤火虫的发光，实质上是把化学能转变成光能的过程。

早在40年代，人们根据对萤火虫的研究，创造了日光灯，使人类的照明光源发生了很大变化。近年来，科学家先是从萤火虫的发光器中分离出了纯荧光素，后来又分离出了荧光酶，接着，又用化学方法人工合成了荧光素。由荧光素、荧光酶、ATP(三磷酸腺苷)和水混合而成的生物光源,可在充满爆炸性瓦斯的矿井中当闪光灯。由于这种光没有电源，不会产生磁场，因而可以在生物光源的照明下，做清除磁性水雷等工作。

现在，人们已能用掺和某些化学物质的方法得到类似生物光的冷光，作为安全照明用。

电鱼与伏特电池

自然界中有许多生物都能产生电，仅仅是鱼类就有500余种 。人们将这些能放电的鱼，统称为“电鱼”。

各种电鱼放电的本领各不相同。放电能力最强的是电鳐、电鲶和电鳗。中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,而非洲电鳐能产生的电压高达220伏；非洲电鲶能产生350伏的电压；电鳗能产生500伏的电压，有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压，称得上电击冠军,据说它能击毙像马那样的大动物。

电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究， 终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。这些发电器是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。由于电鱼的种类不同，所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊椎两侧的肌肉中；电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线两侧，共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很大了。

电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。19世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏打电池。因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。

水母的顺风耳

“燕子低飞行将雨，蝉鸣雨中天放晴。”生物的行为与天气的变化有一定关系。沿海渔民都知道，生活在沿岸的鱼和水母成批地游向大海，就预示着风暴即将来临。

水母，又叫海蜇，是一种古老的腔肠动物，早在5亿年前,它就漂浮在海洋里了。这种低等动物有预测风暴的本能，每当风暴来临前，它就游向大海避难去了。

原来，在蓝色的海洋上，由空气和波浪摩擦而产生的次声波 (频率为每秒8—13次)，总是风暴来

壳动物是节肢动物门中的一个纲，其体表都有一层几丁质外壳，称为甲壳。甲壳动物大多数生活在海洋里，少数栖息在淡水中和陆地上。虾、蟹等甲壳动物有5对足，其中4对用来爬行和游泳，还有一对螯足用来御敌和捕食。

甲壳动物包括虾类、蟹类、钩虾、栉虾及鳃足亚纲、介形亚纲动物等。世界上的甲壳动物的种类很多，大约2.6万种之多。虾、蟹等甲壳动物营养丰富，味道鲜美，具有很高的经济价值。有些甲壳还是鱼类等经济动物的饵料。在甲壳动物中，也有一些种类是有害的，如藤壶等。

在海洋里的节肢动物主要是甲壳动物(全世界有3万多种)，如构成浮游动物主体的身体不大的桡足类、众所周知的美味对虾、行动奇特的螃蟹和令人讨厌的藤壶等。它们分布广泛，大小相差悬殊，小者仅有一粒米那么大，在解剖镜下才能看清，大者如巨螯蟹，两只巨螯展开来有3米多宽。它们的生活方式也是多种多样的，有的水中游泳，有的海底爬行，有的附着在岩礁等上面营固着生活，有的穴居，还有的营寄生生活。

蟹类头胸甲发达，腹部退化，俗称“脐”，雄的尖脐，雌的团脐。有脚五对，第一对脚叫螯，用来捕食和御敌。横着爬行。种类很多，有河蟹、梭子蟹等。肉味鲜美。（题图：三疣梭子蟹）
体躯分节、具几丁质（甲壳质）外壳、头部有 5对附肢(前两对为触角)、以鳃或皮肤呼吸的海洋动物。甲壳动物属节肢动物门(Arthropoda)，因多具坚硬如甲的外壳而得名。全世界共有 3万多种，绝大多数是海生种，如哲水蚤、水虱、藤壶、对虾、青蟹等。
研究简史 公元前 4世纪，亚里士多德在其著作中记载了一些甲壳动物。1777年彭南特首先使用“甲壳动物”一词，作为节肢动物门的一纲。1806年,法国P.-A.拉特雷耶将甲壳动物分为切甲类(Entomostraca)和软甲类(Malacostraca)两个亚纲。1837年法国H.米尔恩-艾德华兹在《甲壳类自然历史》中,将剑尾类(Xiphosura)和三叶虫类(Trilobita)包括在甲壳类中。1883年博亚斯在甲壳纲下,设立鳃足类(Branchiopoda)、介形类(Ostra-coda)、桡足类(Copepoda)、蔓足类 (Cirripedia)和软甲类5个亚纲。这是现代甲壳动物分类的雏形,并一直沿用下来。1960年，T.沃特曼主编的《甲壳动物生理学》较全面地总结了60年代以前的研究成果。60年代后，甲壳动物的研究进展迅速，尤其在生理学、生物化学和实验生态方面。随着许多新的现生种和化石种的发现，比较形态和生活史研究论文的大量发表，以及对甲壳动物起源、演化和分类系统的深入研究，许多学者认为甲壳动物的分类地位应该提高到总纲、亚门或门。T.E.鲍曼和L.G.艾贝尔1982年在《现代甲壳动物分类》中全面总结了近年的研究成果，提出了一个新的分类方案。D.E.布利斯为总主编的《甲壳动物生物学》是目前有代表性的专著，该书至1983年已出版8卷。
形态 甲壳动物体躯呈长筒形，或缩短为豆形或蟹形；一般分节明显，但部分体节常有愈合现象，寄生类型常失去分节和附肢。
体躯 由头、胸、腹部组成。头部一般较小,由6节构成；除第1节外；其余5节各有1对附肢（口前2对为触角，口后1对为大颚，2对为小颚）。头部和胸部体节常愈合，称为头胸部；头部后缘常有一片背甲，称为头胸甲。
低等甲壳动物（如鳃足类）的胸、腹部分界不明显，称为躯干部或胴部。高等甲壳动物（如软甲类）身体分节数目基本固定，胸部为8节，腹部为7节。
附肢 由三部分构成：柄部为原肢，末部双叉，分内肢和外肢。除软甲纲外，其余各纲动物的腹部都无附肢。
头部和胸部附肢不同程度特化。头部第1、2对附肢特化为触角，在游泳生活的种类中较发达；第3、4对特化为大颚和第一小颚，其形态变化很大,为咀嚼器官,一般只有原肢和内肢，后者变为触须；第 5对附肢特化为第二小颚，高等类群（十足目）其外肢发达，称为颚舟片，借其摆动能使水流进入鳃室。
躯干肢（口后附肢）的形状、数目及功能在不同类群中有很大变化。基本结构为双枝型，即在原肢上分出内肢和外肢，如虾类的腹肢。鳃足类的躯干肢为叶足型，呈叶片状，无内外肢之分。介形类中可少到 2对，鳃足类中可多到60对以上。软甲类的躯干肢已分化为胸肢(8对)和腹肢（6对）；游泳生活种类的尾肢和尾节常形成宽的尾扇，游泳时保持平衡，借腹部的突然屈曲可使体躯迅速后退。
分类 甲壳动物长期以来被作为节肢动物门的一纲，近年来的研究认为应从纲提升为总纲，也有人认为应提至亚门或门，各家持有不同的看法。由于资料积累的不足， 目前尚无统一的分类方案。 下面按鲍曼和艾贝尔（1982年）的分类系统列出主要类群。这个系统将甲壳动物分为6个纲，采纳了E.达布尔1956年的意见,将桡足类、鳃尾类、蔓足类和须虾类合并为颚足纲，与头虾纲、鳃足纲、桨足纲、介形纲、软甲纲并列为 6个纲。这个方案反映了甲壳动物分类研究的新进展。连同1983年G.A.博克斯歇尔和R.J.林肯发现的微虾纲，共为7个纲。
头虾纲(class Cephalocarida) 海生，有4属9种。
鳃足纲(class Branchiopoda) 躯干附肢呈叶片状。多为淡水种；海生种很少，如卤虫(Artemia salina)等。共约820种。
桨足纲(class Remipedia) 海生，仅1种。
微虾纲(class Tantulocarida) 海生，营寄生生活。有4种。
颚足纲(class Maxillopoda) 体形变化极大,一般分为头胸部和腹部,多具单眼。下分4个亚纲:①须虾亚纲(subclass Mystacocarida)，海生,共9种。②蔓足亚纲(subclass Cirripedia)，全为海产,极少数为半咸水种，如藤壶(Balanus)。共约1020种。③桡足亚纲(subclassCopepoda)，主要为海生，占海洋浮游动物的大部分,如哲水蚤(Calanus)。少数淡水产。共约 8400种。④鳃尾亚纲 (subclass Branchiura)，多为淡水种，少数海生。共有150种。
介形纲(class Ostracoda) 身体不分节,体外包有两枚介壳。有相当数量的种生活在海洋中，少数营浮游生活，如海萤(Cypridina),大多为底栖种；淡水种不少。共约5600种。
软甲纲(class Malacostraca) 高等大型甲壳动物，头胸甲有或无；躯干部有15～16节，除尾节外均具附肢；有成对的复眼(少数种退化)。下分3个亚纲:①叶虾亚纲(subclass Phyllocarida)，头胸甲双瓣，介壳形,腹部7节，尾节具尾叉。全为海产，如叶虾(Nebalia bipes)。共约10种。②掠虾亚纲(subclass Hoplocarida)，胸部附肢有颚足5对，步足3对。全为海生。共约 350种。③真软甲亚纲(subclass Eumalacostraca),下属种类甚多，是甲壳动物中经济价值最大的一类。
生物学特性 繁殖发育 甲壳动物大多数为雌雄异体，但固着生活的（如蔓足类）、寄生的和少数自由生活的低等甲壳动物常为雌雄同体或具矮雄，以适应不能移动的生活方式。低等甲壳动物（鳃足类、枝角类、介形类）中，少数种能行孤雌生殖，以孤雌生殖与有性生殖相互交替，适应变化较大的栖息环境。
某些端足类（如跳钩虾Orchestia）,少数虾类（如长额虾属Pandalus中的某些种）有雌雄同体、雄性先熟现象，即在生活史上先发育为雄性（精巢先发育成熟）后转变为雌性（卵巢发育成熟）。
甲壳动物受精卵发育孵化后，大多数有明显的幼体变态。最基本的构造是无节幼体，桡足类、介形类、蔓足类、磷虾类、对虾类和部分鳃足类的种，都有无节幼体期。无节幼体经过不同次数的变态，才发育为与成体基本相似的幼后期。
生长和蜕皮 甲壳动物体外有几丁质外骨骼（许多种有很厚的石灰质外壳）,所以必需经过蜕皮（壳）,体长才能增长。蜕皮后，胃内积累的钙质用于充实新外壳。幼期的甲壳动物蜕皮频繁，年老变慢。
发声、发光和变色 有些甲壳动物能发出音响，如鼓虾，其大螯的不动指与可动指骤然合拢时，可发出响亮的爆音，用以御敌或招引异性。
部分甲壳动物能发光。有的具有构造复杂的发光器，如磷虾、樱虾等；有的只有简单的发光腺体，如海萤等（见海洋发光生物）。
绝大多数甲壳动物身上都有一定色彩的斑纹，能随栖居环境而改变颜色。这是由于动物体的真皮层中散布着不同的色素细胞（主要有红、蓝、黄、黑等色，也有绿色、褐色）。
生态类型 许多甲壳动物营浮游生活，是海洋浮游生物中占优势的类群。其中以桡足类、端足类、磷虾类和十足类的毛虾 (Acetes)、樱虾（Sergestes）、莹虾(Lucifer)等为常见。它们常大量密集,在表层和深层水体中都居优势。
大多数甲壳动物是底栖种。从潮间带到近万米的大洋深沟，栖息着不同的甲壳动物。在潮间带有大量成群的蟹类、寄居蟹类、等足类、端足类和固着的藤壶；在潮下带和陆架浅海底生活并占优势的，有多种虾蟹、虾蛄、钩虾、端足类、猛水蚤类、介形类等；在深海及大洋深沟底占优势的，则是涟虫类、异足类和部分端足类。有些种潜居海底泥沙内营穴居生活，如栖居热带红树林沼泽地的异形海蛄虾(Thalassina anomala),洞穴深度可达1米以上。
许多甲壳动物营寄生生活，如桡足类的鱼虱类(Ca-ligoida)、颚虱类 (Lernaeopodoidea)和蔓足类的根头类(Rhizocephala)等。还有营共栖或共生生活的。
许多陆栖种，如椰子蟹，虽然在陆上生活，但繁殖时需进入海水，其幼体阶段也要在海水中度过。
经济意义 许多甲壳动物可供食用。重要的是十足目的虾和蟹,虽然其产量在海洋渔业中所占比例不大(见海洋生物资源),但由于肉质鲜美，且富营养，故经济价值很高。尤其是对虾类已成为最受欢迎的优质海产食品。边远海域及深海的甲壳动物资源，目前也受到世界的重视,尤其是南极的大磷虾(Euphausia superba)，有人认为有10～50亿吨储量，估计每年开发5000～7000万吨不会破坏资源。
20世纪70年代末以来，世界温暖海域沿岸带对虾的人工养殖生产正在高度增长，不少国家（包括中国）的对虾养殖产量每年已超过 1万吨，预计不久即可超过捕捞生产的产量。
许多甲壳动物是海洋鱼类等的天然饵料，如海洋浮游甲壳类（桡足类、糠虾类、某些端足类及十足类等）是海洋上层鱼类的重要食物。底栖的小型甲壳动物则是海洋中下层鱼类和虾类的重要食物。它们的数量多少往往影响到经济鱼类的生长和发育，也影响到渔业的资源和生产。
许多甲壳动物对人类是有害的，如等足类的蛀木水虱和团水虱 (Sphaeroma)，蔓足类的藤壶，体内有毒的熟若蟹(Zozymus)等。

如果你非要一个现成的，你觉得有那么多现成的么？
谁能弄一个专门的试卷给你？
http://www.eku.cc/xzy/scsp/156408.htm甲壳纲动物简介视频素材
就能找到这一个了。不是不想帮你。
要不你问问你同学吧

节肢动物甲壳纲(代表动物:虾,蟹,水蚤)
特点:
1.身体通常分为头胸部和腹部.
2.体节数以及与之相关的附肢(多为双肢型)对数都较多.
3.口器有上颚一对,下颚两对.颚足数对.足通常每节一对.
4.排泄器官为绿腺或颚腺.呼吸器官为鳃.
5.间接发育,幼体类型多.
其他的可以参考1楼的.

甲壳动物
开放分类： 生物、自然、动物

甲壳动物是节肢动物门中的一个纲，其体表都有一层几丁质外壳，称为甲壳。甲壳动物大多数生活在海洋里，少数栖息在淡水中和陆地上。虾、蟹等甲壳动物有5对足，其中4对用来爬行和游泳，还有一对螯足用来御敌和捕食。

甲壳动物包括虾类、蟹类、钩虾、栉虾及鳃足亚纲、介形亚纲动物等。世界上的甲壳动物的种类很多，大约2.6万种之多。虾、蟹等甲壳动物营养丰富，味道鲜美，具有很高的经济价值。有些甲壳还是鱼类等经济动物的饵料。在甲壳动物中，也有一些种类是有害的，如藤壶等。

在海洋里的节肢动物主要是甲壳动物(全世界有3万多种)，如构成浮游动物主体的身体不大的桡足类、众所周知的美味对虾、行动奇特的螃蟹和令人讨厌的藤壶等。它们分布广泛，大小相差悬殊，小者仅有一粒米那么大，在解剖镜下才能看清，大者如巨螯蟹，两只巨螯展开来有3米多宽。它们的生活方式也是多种多样的，有的水中游泳，有的海底爬行，有的附着在岩礁等上面营固着生活，有的穴居，还有的营寄生生活。

蟹类头胸甲发达，腹部退化，俗称“脐”，雄的尖脐，雌的团脐。有脚五对，第一对脚叫螯，用来捕食和御敌。横着爬行。种类很多，有河蟹、梭子蟹等。肉味鲜美。（题图：三疣梭子蟹）

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庐阳区17622165255： 节肢动物门甲壳纲有什么特征 - ？
剧宋杞枣： 甲壳纲,节肢动物门中的第3个大纲.种数仅次于昆虫纲和蛛形纲.绝大多数水生,以海洋种类较多.体分节,胸部有些体节同头部愈合,形成头胸部,上被覆坚硬的头胸甲.每个体节几乎都有1对附肢,且常保持原始的双枝形,触角2对.用鳃...

庐阳区17622165255： 螃蟹的资料 - ？
剧宋杞枣： 螃蟹(pángxiè):动物界,节肢动物门,甲壳纲、十足目、爬行亚目.螃蟹是甲壳类动物(crustacean),它们的身体被硬壳保护着.螃蟹靠鳃呼吸.在生物分类学上,螃蟹与虾、龙虾、寄居蟹算是同类的动物.绝大多数种类的螃蟹生活在海里或靠近海洋,也有一些的螃蟹栖于淡水或住在陆地.它们靠母蟹来生小螃蟹,每次母蟹都会产很多的卵,数量可达数百万粒以上.螃蟹是依靠地磁场来判断方向的

庐阳区17622165255： 螃蟹的身体结构 - ？
剧宋杞枣： 螃蟹身体左右对称,可区分为额区、眼区、心区、肝区、胃区、肠区、鳃区.螃蟹身体的两边有附属肢(appendage)连结.头部的附属肢称为触角,具备触觉与嗅觉功能,有些附属肢有嘴部功能,用来撕裂食物并送入口中. 螃蟹胸腔有五对...

庐阳区17622165255： 螃蟹的外形特征介绍 - ？
剧宋杞枣： 螃蟹又名湖蟹、八足蟹、大闸蟹、毛蟹、河蟹、中华绒鳌蟹,属爬行亚目方蟹科甲壳动物,为淡水中生长的甲壳类动物,它在全世界有数十万种,我国也有500种. 此蟹原产于我国,因其螯足密生绒毛,故在动物分类学上其学名为中华绒螯蟹. ...

庐阳区17622165255： 我要乌龟的资料,快呀!!？
剧宋杞枣： 乌龟(Chinemys reevesii) 乌龟与陆龟是群以「甲壳」为中心演化而来的爬虫类动物.乌龟最早见於三叠纪初期,当时即有发展完全的甲壳.早期乌龟可能还不能够像今日一般,将头部与四肢缩入壳中.简单的说,乌龟为水栖动物,陆龟则为...

庐阳区17622165255： 鼠妇及其生活环境的资料 - ？
剧宋杞枣： 鼠妇属无脊椎动物节肢动物门甲壳纲潮虫亚 目.鼠妇的种类较多,它们身体大多呈长卵 形,为甲壳动物中唯一完全适应于陆地生活 的动物,从海边一直到海拔5000米左右的高 地都有它们的分布. 中文学名:西瓜虫 拉丁学名:Armadillidium ...

庐阳区17622165255： 求文档: 写说明文的乌龟百科常识 - ？
剧宋杞枣： 乌龟已经在地球生存了几万年,乌龟还具有如下特性,不过通常都在10~16℃.这个时候乌龟会长期缩在壳中,几乎不活动,同时它的呼吸次数减少.简单的说,乌龟为水栖动物,陆龟则为陆栖动物、泥龟和山龟等,在动物分类学上隶属于爬行...

庐阳区17622165255： 急求一种动物的特点,资料 - ？
剧宋杞枣： 日本沼虾 节肢动物门甲壳亚门软甲纲动物,外部特征:20体节,分头胸腹,头6体节胸8体节愈合,具头胸甲,除尾节各节均具一对附肢具额剑.体壁和肌肉:外骨骼由几丁质蛋白质钙盐,可提取甲壳素,在虾的色素细胞中存在有虾青素(类胡...

庐阳区17622165255： 如何区分甲壳动物,软体动物和鱼类 - ？
剧宋杞枣： 最简单的举例区分 甲壳动物(身体有壳的):虾,蟹, 软体(身体没壳,所以背壳,身体软):蜗牛,各种螺类. 鱼类(..):就是鱼啊. 具体的 甲壳动物--就是节肢动物门中的甲壳纲,我们能看到的就是各种虾和蟹,至于具体到什么种类...

庐阳区17622165255： 乌龟的祖先是什么?? - ？
剧宋杞枣： 乌龟的祖先也是龟.龟鳖目动物的起源至今(2019年10月)未明确,现有的关于龟鳖目的进化和系统学关系的学说主要是以形态学研究为基础的.最早的化石是南非二叠纪的古龟,已有骨质壳匣. 三叠龟与原始龟也已成龟型.但3者各异决非一...