地面机械仿生技术

一、课程介绍

地面机械仿生技术是车辆工程专业大四本科生的专业选修课程。本课程的目的是通过讲解各类典型的地面机械仿生技术，使学生了解和掌握地面机械仿生技术的基本概念、术语、技术发展水平及未来发展趋势，初步具备典型地面仿生机构的开发设计能力，为后续进一步深入学习相关知识或在工作中应用仿生原理进行地面机械仿生设计奠定基础。本课程主要内容包括：（1）地面机械仿生学发展概述；（2）地面机械仿生理论；（3）地面机械仿生试验测试；（4）地面机械仿生行走；（5）地面机械仿生脱附减阻；（6）地面机械仿生功能拓展。

Introduction

The terrain-machine bionic technology is a major elective course for the senior undergraduate students of automotive engineering. The purpose of this course is explained by all kinds of terrain-machine bionic technologies at present, the basic concepts and terminology, technology development level and development trend in the future to make the students understand and master the terrain-machine bionic technology, initially with the development ability of typical terrain-machine bionic technology, lay the foundation for further study of related knowledge or principle in the application of bionic design work. The main contents of this course include: (1) Introduction; (2) The theory of bionic terrain-machine; (3) Experiments of bionic terrain-machine; (4) The walking of bionic terrain-machine; (5) The desorption and drag reduction of bionic terrain-machine; (6) The development of functions of bionic terrain-machine.

课程基本信息

二、教学大纲

1、教学目标

1.1 教学目标

地面机械仿生技术是车辆工程专业大四本科生的专业选修课程。本课程的目的是通过讲解各类典型的地面机械仿生技术，使学生了解和掌握地面机械仿生技术的基本概念、术语、技术发展水平及未来发展趋势，初步具备典型地面仿生机构的开发设计能力，为后续进一步深入学习相关知识或在工作中应用仿生原理进行地面机械仿生设计奠定基础。

本课程达成如下业务能力培养要求：

1. 了解和掌握地面机械仿生技术的基本概念、术语、技术发展水平及未来发展趋势。

2. 掌握地面机械仿生学基础理论，了解地面机械仿生典型的试验技术、方法与仪器设备。

3. 掌握典型地面机械仿生技术的基本原理和开发设计流程，初步具备典型地面仿生机构的开发设计能力，为后续进一步深入学习相关知识或在工作中应用仿生原理奠定基础。

   1.2 教学目标与毕业要求指标点对应关系

   表1 教学目标与毕业要求指标点对应关系

2、教学要求

教师要积极备课，在课堂内进行大纲解读，使学生了解本课程的教学目标包括：了解和掌握地面机械仿生技术的基本概念及未来发展趋势，了解地面机械仿生典型的试验技术，掌握典型地面机械仿生技术的基本原理和开发设计流程；对课程内容要融会贯通，切忌照本（幕）宣科。注重知识的拓展，并在课堂上加强思政教育。

3、预备知识或先修课程要求

无
4、教学方式

表2教学方法（与教学目标对应）

5、实验环境和设备

无

6、课程教学内容及学时分配

第一章 绪论（2学时）

第一节 地面机械概述

知识点1 地面机械特点

知识点2 地面机械分类

第二节 地面机械仿生学发展概述

知识点1 仿生学发展概述

知识点2 地面机械仿生学概念

本章内容简介：

（1）介绍地面机械基本概念、特点、分类；

（2）介绍仿生技术的基本概念、主要研究内容和发展现状及发展方向；

（3）讲解地面机械仿生学概念、地面机械仿生学的发展现状及发展方向。

第二章 地面机械仿生理论（4学时）

第一节 地面机械与地面生物

知识点1 地面生物行为特点

知识点2 地面机械与地面生物的相似规律

第二节 地面机械仿生原理

知识点1 地面机械仿生原理分析

知识点2 地面机械仿生行走原理

知识点3地面机械仿生脱附减阻原理

第三节 地面机械仿生方法

知识点1 单元仿生

知识点2 多元耦合仿生

本章内容简介：

介绍地面机械与地面生物的相似规律，讲解地面机械仿生学基础理论和典型方法，使学生系统掌握单元仿生和多元耦合仿生方法。

第三章 地面机械仿生试验测试（4学时）

第一节 地面机械仿生试验测试概述

知识点1 地面机械仿生试验测试的作用与意义

知识点2 地面机械仿生试验测试的内容

第二节 地面机械仿生试验测试方法与技术

知识点1 地面机械仿生试验测试技术体系

知识点2 地面机械仿生试验设计与优化方法

第三节 地面机械仿生试验测试仪器设备

知识点1 仿生模本形貌、结构、成分测试仪器设备

知识点2 仿生模本功能特性测试仪器设备

知识点3 土壤特性测试仪器设备与土槽测试系统

本章内容简介：

介绍地面机械仿生试验测试的作用、意义以及内容。讲解地面机械仿生试验测试技术体系与试验设计方法，使学生了解典型的地面机械仿生试验测试仪器设备，能够对地面机械仿生研究过程中涉及的生物模本、仿生试样和仿生产品等的性状、性能和相关参数进行测试。

第四章 地面机械仿生行走（6学时）

第一节 典型生物行走方式与典型地面机械仿生行走方式

知识点1 典型生物行走方式

知识点2 典型地面机械仿生行走方式

第二节 仿生步行轮和仿生步行机

知识点1 仿生步行轮设计

知识点2 仿生步行机设计

第三节 仿生轮胎

知识点1 仿生轮胎性能

知识点2 仿生轮胎设计

第四节 仿生步行月球车

知识点1 月地特性

知识点2 仿生步行月球车行走机构

知识点3 仿生步行月球车控制系统

本章内容简介：

讲解典型生物与典型地面机械仿生行走方式和行走原理，使学生掌握仿生步行轮、仿生步行机、仿生轮胎和仿生步行月球车等典型地面仿生行走机械的组成、结构、基本原理和设计流程，培养学生基本的仿生设计能力。

第五章 地面机械仿生脱附减阻（4学时）

第一节 典型生物脱附减阻机制

知识点1 生物不粘现象

知识点2 生物脱附减阻机制

第二节 地面机械仿生脱附减阻技术

知识点1 单元仿生脱附减阻

知识点2 多元耦合仿生脱附减阻

本章内容简介：

介绍典型土壤动物的脱附减阻机制，使学生掌握非光滑形态仿生、柔性仿生、构形仿生、结构仿生、润滑仿生、电渗仿生、耦合仿生和动态仿生等地面机械仿生脱附减阻技术。

第六章 地面机械仿生功能拓展（4学时）

第一节 地面机械仿生功能拓展概述

知识点1 地面机械仿生智能

知识点2 地面机械仿生材料

第二节 地面机械仿生发展趋势

知识点1 地面机械仿生的挑战

知识点2 地面机械仿生的未来发展趋势

本章内容简介：

介绍地面机械仿生智能、仿生材料等功能拓展，介绍未来仿生学的发展趋势，使学生养成随时收集国内外先进技术成果的习惯，建立自主学习和终身学习意识。

表3 教学内容与教学目标对应关系

1. 实验项目内容、学时分配、实验小组

   无

   8、考核要求、考核方式及成绩评定标准

   8.1考核方法

   表5考核方法（与教学目标对应）

8.2考核标准

表6 考核标准

8.3成绩评定

本课程考核性质为考查，综合考虑课堂表现、课程报告和作业的表现确定总成绩，成绩分为优秀、良好、中等、合格和不合格五个等级，总成绩计算公式如下：

总成绩=课程报告（70%）+课程作业（30%）。