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1、吉林大学工程仿生教育部重点实验室吉林大学工程仿生教育部重点实验室是在机械工业部 1992 年批准建立的地面机械仿生技术部门开放研究实验室基础上，由教育部于 2000 年 8 月批准建立的，是国内唯一从事仿生学研究的教育部重点实验室。1993 年开始对外开放，是吉林大学农业机械化工程国家重点学科的依托单位。实验室学术委员会由 15 名学者组成，其中中国科学院和中国工程院院士 5 名。学术委员会名誉主任陈秉聪院士，学术委员会主任任露泉院士、副主任王立鼎院士。实验室主任李建桥教授、副主任韩志武教授。实验室主要学术方向：松软地面机械仿生行走理论与技术、地面机械仿生脱附减阻理论与技术、生物生产及加工机械
2、设计及仿生技术、仿生摩擦学和仿生材料。主要内容：松软地面力学，仿生行走机构，地面机械逆向工程学，农业机械动力系统智能设计与分析，生物脱附减阻原理，仿生脱附减阻理论与技术，生物清洁原理及仿生，农业机械信息化，精确农业技术，农业生物环境仿生控制，生物材料超高压加工和品质智能检测，天然生物材料摩擦学，仿生摩擦学技术和材料，农业生物材料纳米分析，仿生机械绿色制造决策等，在上述领域的研究工作具有国际领先或先进水平，在国内产生了显著影响。实验室拥有 3000 余万元的先进仪器设备，如水旱田土槽测试系统，负荷测量车，粘附力测量仪，表面阻力试验台，生物分析仪，生物显微镜，精确农业设备，玻璃温室及其测控系统，生
3、物材料高压加工设备，微观摩擦学试验机，高速摩擦学试验机，纳米硬度计，原子力显微镜，激光三维扫描测量系统，逆向工程系统、快速成型系统等，可以保证科研和开发的需要。1993 年以来，承担科研课题 180 多项，其中：国家自然科学基金项目 10 项（2 项重点），国家杰出青年科学基金项目 1 项，国家攻关计划项目 8 项，国家 863 计划项目 2 项，国家重大基础研究前期研究专项 1 项，英国皇家学会中英联合项目 1 项等。在半履带式气垫车设计、节能机理及自动控制系统，步行轮式气垫车优化与控制，推拉式气垫运载平台，车辆与路面相互作用，智能车辆，土壤粘附机理，土壤动物脱附机理，动态脱附减阻，仿生非光
4、滑、仿生电渗和仿生柔性脱附减阻，精密播种与秸秆还田，精确农业，农业生物环境智能测控，生物材料超高压加工，农产品品质智能检测，仿生深松，天然生物材料摩擦学及仿生摩擦学，仿生复合材料等理论和技术上取得了重要进展和突破。获国家发明三等奖 1 项，国家科技进步二等奖 1 项，部省科技一、二等奖 11 项，仿生步行轮曾获加拿大蒙特利尔发明博览会金奖。发表学术论文 450 余篇，其中：SCI、EI 收录论文 80 多篇，SCI 引用 70 余次，出版著作 5 部；申请和获国家专利 20 余项，如仿生非光滑犁壁、仿生步行轮、仿生开沟器、仿生非光滑耐磨涂层、挖掘机仿生柔性挖斗、铲装机仿生柔性铲斗、仿生柔性斗轮
5、机、仿生非光滑电渗技术、仿生柔性自卸车脱土技术、仿生非光滑缸套活塞系统、仿生非光滑饭铲、仿生减粘脱附非光滑表面部件、裙部表面非光滑活塞、仿生鳞片式压力润滑活塞、仿生非光滑耐磨轧辊、仿生非光滑耐磨涂层及制备方法、仿生柔性镇压辊。仿生非光滑犁壁、仿生非光滑耐磨轧辊、仿生非光滑饭铲、仿生柔性镇压辊等专利产品已经得到很好推广和应用。实验室形成了以陈秉聪院士为核心的学术带头人队伍和以中青年博士生导师和博士为主的骨干队伍，知识结构、学历层次结构、年龄结构及学缘结构日趋合理。有 22 名研究和技术人员。其职称结构：正高 11 名，副高 2 名，中级 7 名，初级 2 名；学历层次结构：博士 8 名，硕士 1
6、0 名（其中在职攻博 7 名）；年龄结构：60 岁以上 2 名，4659 岁 4 名，3545 岁 8 名，35 岁以下 8 名；博士生导师年龄结构：60 岁以上 2 名，4659 岁 3 名，3545 岁 5 名。学缘结构：17 人的学士、硕士或博士学位在非本校或非本专业获得。多人入选国家和部省人才工程计划或获得荣誉称号：国务院学位委员会农业工程学科评议组成员 1 名，国家级有突出贡献的中青年专家 1 名，1 人入选国家“百千万人才工程”第一、二层次，1 人被遴选为教育部“奖励计划”特聘教授，1 人获国家杰出青年科学基金，1 人入选教育部跨世纪优秀人才培养计划，2 人被遴选为吉林省省管优秀专
7、家，2 人被批准为省部级有突出贡献的中青年专家，3 人获教育部骨干教师资助计划项目资助，2 人获教育部优秀青年教师基金资助。8 人具有博士学位，7 人有国外留学经历，形成了强大的研发队伍。1993 年以来，培养博士 43 名（外国留学生 2 名）、博士后 12 名、硕士 70 名，目前在学博士生 66 名、硕士生 70 名，在站博士后 3 名。培养的博士和博士后有 24 名晋升教授或研究员。吸引了国内外 19 名学者进行合作研究，其中国外和校外学者 11 名。与美国、英国、日本、加拿大、法国、乌克兰、俄罗斯等国大学的相关院系所开展合作研究；主办国际学术会议 1 次，参加国际学术会议 50 人次
8、，在国际学术会议上作邀请报告 1 次；外国学者来访讲学或合作研究 45 人次。本实验室是中国教育部和日本学术振兴会中日据点大学学术交流计划项目吉林大学的执行单位。与国内著名大学和研究院所及大型企业合作研究开发。本实验室的建设目标是：以多学科交叉为特色，巩固地面机械仿生理论与技术研究的优势，拓宽研究领域；瞄准国际科技前沿，发展仿生理论体系和技术体系；创建一流学术队伍，培养国际上有影响的中青年学者，中青年研究人员实现博士化；承接国家及部省重大课题和企业大型工程项目，创造具有自主知识产权的仿生新技术；提高科技成果转化的能力，推广应用一批成熟的高技术产品；不断完善实验研究条件，达到或保持国际先进水平；
9、增强对外开放能力，提高开放水平；加强对外学术交流及合作，积极主办和参加国际学术会议，扩大国际合作渠道和方式，加强国际学术影响。将本实验室建设成仿生理论与技术及农业机械化工程创新成果研发基地和高层次人才培养基地。研究方向之一：松软地面机械仿生行走理论与技术学术带头人：陈秉聪 院士地面机械在松软地面上通过性差是存在于松软地面机械领域中的技术难题之一。软地行走动物在松软地面上具有优良的行走通过能力，这为提高地面机械在松软地面上的通过性技术的研究提供了重要基础。本研究方向突破传统观念，采取步行与轮子、步行轮与气垫、半履带与气垫相结合的非常规方法；将逆向工程学应用于农业机械关键部件的智能设计中；农业动力
10、系统动态设计和仿生智能化技术。具体研究内容如下。松软地面仿生行走机构研究：研究松软地面的力学特性，探索松软地面结构特征及力学行为，是研究适于不同松软地面条件的步行技术原理和步行机构的重要基础工作；研究典型软地行走动物步行原理，以研究各种步行动物步行肢体的生物力学原理为切入点，探索其步行越野机理，进行计算机模拟仿真、步行肢体与松软地面相互作用运动学和动力学研究等；研究适于松软地面机械的仿生步行机构原理，步行足仿生设计技术，仿生步行轮设计理论与方法，仿生步行机构运动学和动力学等；研究仿生步行与气垫的集成技术，包括仿生步行轮式或半履带式气垫车，推拉式气垫承载平台的理论与设计，仿生气垫车的运动学、动力
11、学、功率优化及控制技术等。农业机械的逆向工程学研究：与英国 Warwick 大学 Warwick 制造集团进行合作研究，共同承担着国家教育部高等学校博士基金项目“生物表面几何特征描述方法及其仿生”。主要研究内容包括：使用机械学、表面形态学、优化设计理论与方法、CAD/CAM 技术和逆向工程学方法，进行地面机械关键部件逆向工程理论与方法的仿生研究、面模型和空间曲线模型建立及其优化技术软件开发等。农业机械动力系统智能技术：将智能设计应用于农业动力系统，主要开展农业动力机械的振动、噪声及其控制，智能车辆自主导航以及车辆行驶安全智能保障系统研究，包括农业机械动力系统动态特性、车辆智能化技术及其在农业动
12、力机械上的应用等。研究方向之二：地面机械脱附减阻仿生理论与技术学术带头人： 任露泉 教授地面机械在工作过程中存在的土壤粘附严重、工作阻力大等技术难题，导致地面机械作业效率低、能耗高，甚至无法作业。脱附减阻问题在土壤动物界已获得圆满解决，土壤动物体表所具有的优良脱附减阻功能为解决上述问题提供了重要的仿生新思路，本方向提出了基于仿生学原理研究地面机械高效节能的脱附减阻问题，主要研究工作如下。松散物料粘附与生物脱附减阻原理：研究土壤等粘湿物料在多种条件下的宏观粘附规律和微细观粘附机理，各种物料工作部件的粘附和阻力特性及其动态行为；研究生物脱附减阻的特征规律与机理，包括生物脱附减阻现象及其规律性，脱附
13、减阻表面形态、物质构成、电学性质、力学性质和动态特性，及脱附减阻功能的作用机制和生物学原理。地面机械仿生脱附减阻理论与技术：基于对生物脱附减阻原理的认识，开展地面机械仿生脱附减阻研究，包括地面机械工作部件的构型仿生、表面结构仿生、柔性仿生、电渗仿生等，在应用目标上包括农业机械、土方工程机械、林业机械、军事车辆、电力机械等。发现并研究了生物非光滑减阻现象，初步建立了生物非光滑减阻理论。在国家自然科学基金重点项目、教育部科学技术研究重点项目、博士点基金等项目资助下，开展生物非光滑形态学，几何非光滑、化学非光滑、动态非光滑减阻理论与技术研究，以及仿生非光滑电渗、仿生非光滑柔性减阻研究；进行微观至宏观
14、的仿生非光滑表面加工技术研究与开发。生物清洁原理与清洁仿生：基于拓宽研究领域和扩大应用目标的宗旨，将生物脱附原理及其仿生技术逐步深入到地面机械及其相关领域中的仿生清洁技术研究，发展“绿色”清洁仿生理论与技术，包括地面机械的绿色清洁仿生技术和绿色仿生清洁材料等。试验优化技术的应用研究：开展生物脱附减阻和生物清洁功能的计算机模拟、遗传算法的应用，以及现代试验优化技术在上述研究中的应用等研究工作。应变测试系统应变测试系统 生产厂家：生产厂家：北戴河实用电子技术研究所 设备型号：设备型号： CDSP 购置日期：购置日期： 2003 年 10 月 设备原值：设备原值：人民币 124000 元 主要功能主
15、要功能 使用 USB 接口规范，具有自动数据块采集能力，可实现实时数据处理、连续快速采集存盘功能 技术指标技术指标 A/D 最高转换率：100KHz、200KHz、500KHz； A/D 分辩率：16Bits； 模入通道: 16、32； 模入范围：10V； 程控放大：1、2、4、8 倍 或 1、10、100、1000 倍 管理责任人及联系方式管理责任人及联系方式 李因武 应变仪应变仪 生产厂家：日本生产厂家：日本 NEC 公司 设备型号：设备型号：AH1116 购置日期：购置日期： 2001 年 1 月 设备原值：设备原值：人民币 254610 元 主要功能主要功能 对应变信号进行调整，10H
16、z 、100Hz、 1KHz、10KHz，最大输出5V，可用外部界面实现远程控制。技术指标技术指标 16 通道输入，有两种 16 通道，自动清零，测量范围：5、10、20、50、100、200、500MV/F放大倍数为1、100，精度0.2%，线性度0.05% 管理责任人及联系方式管理责任人及联系方式 李因武 电子万能试验机电子万能试验机 生产厂家：生产厂家：上海华龙测试仪器厂 设备型号：设备型号：WDW-20J 购置日期：购置日期：2001 年 6 月 设备原值：设备原值：人民币 20 万元 主要功能主要功能 适用于橡胶、塑料、纤维、皮革、编织物、金属材料、电线、电缆等材料，通过系统软件包进行拉伸、压缩、弯曲、剪切、剥离、撕裂、循环、摩擦等力学性能试验。本实验室在原有功能基础上还开发出土壤粘附力测试系统。 技术指标技术指标 测量范围 20020000N， 最大负荷20000N，分辩率 0.3N 试验速度0.1500m/min，示值精度0.1%，最大行程 11000mm，变形测量精度0.5%
