arXiv:2504.11722cs.RO2025-04

将生物策略反向映射到工程设计,提升水下软机器人的驱动与运动性能。

Inversion of biological strategies in engineering technology: in case underwater soft robot

  • 通过生物策略逆向建模,构建功能-行为-特征-环境知识体系。
  • 在水下软机器人中优化驱动机制与运动模式,实现高效能量分配。
  • 适合跨学科仿生设计研究者参考,推动自然智慧工程转化。

本文提出一种基于生物策略逆向的仿生设计框架,旨在系统性地将自然界演化出的解决方案迁移至工程领域。通过构建‘功能-行为-特征-环境’(F-B-Cs in E)知识模型,结合自然语言处理(NLP)与多准则决策方法,实现了从生物策略到工程方案的高效转化。以水下软机器人设计为案例,验证了该框架在优化驱动机制、功率分布及运动模式设计方面的有效性。本研究为跨学科仿生创新提供了可扩展的方法论支持。

原文摘要 · Abstract (English)

This paper proposes a biomimetic design framework based on biological strategy inversion, aiming to systematically map solutions evolved in nature to the engineering field. By constructing a "Function-Behavior-Feature-Environment" (F-B-Cs in E) knowledge model, combined with natural language processing (NLP) and multi-criteria decision-making methods, it achieves efficient conversion from biological strategies to engineering solutions. Using underwater soft robot design as a case study, the effectiveness of the framework in optimizing drive mechanisms, power distribution, and motion pattern design is verified. This research provides scalable methodological support for interdisciplinary biomimetic innovation.

仿生设计软机器人策略逆向

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