面向突破性创新的多生物效应研究及应用

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1、分类号：TH122密级：UDC：编号：201421202049河北工业大学硕士学位论文面向突破性创新的多生物效应研究及应用论文作者：侯晓婷学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：曹国忠职称：教授资助基金项目：（国家自然科学基金NO.51475137）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringTHESTUDYANDAPPLICATIONOFMULTIBIOLO

2、GICALEFFECTORIENTEDRADICALINNOVATIONbyHouXiaotingSupervisor:Prof.CaoGuozhongFebruary2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.(NO.51475137)原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位

3、而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）

4、学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要突破性创新对企业实现技术升级与提高自主创新能力具有重要意义。创新知识作为机械产品突破性创新的重要驱动力已被广泛证明。生物知识一直是启发人们进行创新的重要源泉，生物知识有效地应用于机械产品突破性创新之中具有广阔的应用前景。自然界的生物蕴含了大量可被人们借鉴利用的原理，成为突破性创新解决问题的知识来源。近几十年随着仿生学的不断发展，模拟生物原理设计的产品越来越多地出现在各个领域中，为造福人类作出贡献。以往的仿生设计多集中在对某一具体生物的模拟上，走的是先研究，再借鉴创新的道

5、路，而且受学科之间的限制，设计者接触到的生物原理往往不够全面，较为局限，应用起来效率低下，成为仿生学设计高效化，简易化的障碍。本文旨在利用生物知识源指导机械产品的突破性创新，首先扩展了多生物效应的概念，翻译并归纳大量典型生物案例，并将其以特定形式存储在一套知识库软件中，作为突破性创新设计的初始知识源；接着分析了生物功能实现的几种基本模式，将其作为指导仿生设计过程，实现生物知识工程转化的重要参考；最后提出了多物种协同的多生物效应指导下的突破性创新设计模型，用于将存在于多个物种中的生物知识结合起来指导突破性创新产品设

6、计。主要研究工作包括以下几个方面：本文首先引入“多生物效应”的概念，以Asknature网站提供的大量生物样本为基础，整理出一部分典型生物案例，每个案例均进行工程化表达，存储到所开发的多生物效应知识库软件中；其次选该软件的具有代表性的一部分案例进行分析，将多生物效应的实现方式总结几种基本模式，形成对多生物效应作用过程的工程化分类方法，便于应用多生物效应进行元件设计。接着提出了借鉴存在于多个物种的不同的多生物效应进行突破性创新产品设计的思想，并提出了设计流程。论文最后以海岛地区自动集水设备为例，对上述所述研究理论及

7、工具、设计方法的正确性、科学性与实用性进行验证。关键词：突破性创新仿生设计多生物效应功能组合IABSTRACTRadicalinnovationisimportantforenterprisestorealizetechnologyupgradingandimprovetheindependentinnovationability,Ithasbeenwidelyprovedthatinnovationknowledgeisanimportantdrivingforceformechanicalproductrad

8、icalinnovation.Thebiologicalknowledgehasalwaysbeenimportantsourcetoinspirenewinnovation.Toapplybiologicalknowledgeeffectivelyinmechanicalproductradicalinnovationwillhavebroadapplicationpr