目的為了更好地在定量層面控制產(chǎn)品形態(tài)仿生設(shè)計(jì),快速地獲得多種方案,運(yùn)用拓?fù)淅碚摵秃锿踹z傳算法,構(gòu)建出產(chǎn)品仿生形態(tài)進(jìn)化設(shè)計(jì)方法。方法首先,利用拓?fù)錂?quán)值,識(shí)別仿生對(duì)象的特征要素。然后,對(duì)產(chǎn)品形態(tài)與仿生對(duì)象特征要素進(jìn)行拓?fù)湎嗨贫仍u(píng)價(jià),以此為適應(yīng)度函數(shù),應(yīng)用猴王遺傳算法實(shí)現(xiàn)高效的產(chǎn)品仿生形態(tài)進(jìn)化設(shè)計(jì)。結(jié)果以"企鵝—水壺"仿生形態(tài)設(shè)計(jì)為例,對(duì)該方法進(jìn)行實(shí)例研究,結(jié)果表明,它能夠比較合理地保留仿生對(duì)象特征要素,并且能夠較高效率地提供多樣化方案。結(jié)論在產(chǎn)品仿生形態(tài)設(shè)計(jì)中,充分考慮仿生對(duì)象的特征要素,量化產(chǎn)品形態(tài)與仿生對(duì)象之間的認(rèn)知距離,再結(jié)合進(jìn)化算法,使產(chǎn)品仿生形態(tài)設(shè)計(jì)更加理性和高效。 

【文章來(lái)源】：包裝工程. 2020,41(10)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

企鵝特征拓?fù)鋱D

N(x)為距離的歸一化函數(shù)。TSIM(La,Lb)體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)線La,Lb拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的相似程度，因此，其值越大表示結(jié)構(gòu)線La,Lb越相似，反之越不相似。本研究利用拓?fù)湎嗨贫饶Ｐ妥鳛檫M(jìn)化設(shè)計(jì)中的適應(yīng)度函數(shù)，篩選出形態(tài)相似度較高的仿生產(chǎn)品方案。5形態(tài)進(jìn)化許多產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)以形態(tài)改良設(shè)計(jì)為主，其核心是以成功實(shí)例為基礎(chǔ)解決新問題。這些都可以通過基于遺傳算法的產(chǎn)品形態(tài)進(jìn)化設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。猴王遺傳算法思想來(lái)源于自然界中猴王在猴群中具有絕對(duì)基因遺傳優(yōu)先權(quán)的模式，猴王遺傳算法見圖5[13]。圖5猴王遺傳算法Fig.5Monkeykinggeneticalgorithm

??饜翁??靨卣鶻?薪馕觶?≡裼肫渚哂幸歡ㄐ?態(tài)相似性的企鵝為仿生對(duì)象。通過各種渠道進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)查，建立生物體圖片庫(kù)，收集現(xiàn)有企鵝仿生水壺代表性樣本，建立產(chǎn)品樣本庫(kù)，仿生產(chǎn)品樣本庫(kù)見圖6。首先，確定企鵝的常態(tài)角度為“站姿—側(cè)視”。然后，依據(jù)認(rèn)知穩(wěn)定性，繪制樹型企鵝特征拓?fù)鋱D：（1）第一層級(jí)為企鵝整體形態(tài)；（2）企鵝無(wú)“顯著特征”，因此無(wú)第二層級(jí)；（3）由于企鵝屬鳥綱，則第三次層級(jí)為鳥綱主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；（4）第四層級(jí)為企鵝二級(jí)特征結(jié)構(gòu)，與鳥綱標(biāo)桿生物鴿子相比較，標(biāo)桿生物與生物拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖7，企鵝在頭部、翼部、尾部特征及軀干與下肢的拓?fù)潢P(guān)系上具備特征性，由此可進(jìn)一步將其喙部、蹼部劃分為局部特征；（5）將其與同科標(biāo)桿生物——麻雀進(jìn)行比較，無(wú)更多細(xì)分特征，因此無(wú)第五層級(jí)。綜上，企鵝的特征拓?fù)鋱D主要分為三層，即生物原型形態(tài)、主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、二級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，企鵝特征拓?fù)鋱D見圖8。圖6仿生產(chǎn)品樣本庫(kù)Fig.6Bionicproductsamplelibrary圖7標(biāo)桿生物與生物拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.7Benchmarkcreatureandbiologicaltopology圖8企鵝特征拓?fù)鋱DFig.8Penguincharacteristictopology

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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