张 娟 阴泽群 戴湘军 王 康 霍 昕*

（天津职业技术师范大学，天津 300000）

自然界中的生物为人类的创新提供了不竭的灵感[1]。此垃圾桶开盖设计以生物启发创新设计理念为出发点，将扇贝类生物的开合结构引入智能垃圾桶开盖装置，对贝壳的部分结构进行数据化，并计算对应的限制条件，最后通过力学分析模块，对垃圾桶开盖结构的受力、变形进行强度分析，依据等强度设计理论对其设计方案进行优化。

1 生物启发创新设计原理（图1-2）

图1 贻贝形状

1.1 生物启发的第一步“仿形”

生物原型与技术系统之间的功能相似性是生物启发创新设计的基础[7-9]。设计过程的关键都是利用功能相似性来确定设计问题与生物原型之间的对应关系，并通过分析和利用与设计问题密切相关的生物原型，启发产生设计方案。[2-3]生物的生存技能和对应的生理结构是生物实现某一特定功能通过大自然的优化和筛选后的解决方案。根据我们所设计的开盖结构，我们从相似性，结合类比，搜寻来源于生物的结构模型，将生物结构特征与待设计的垃圾桶的功能相对应。我们采取的模型最初有猪笼草，捕蝇草，绝大部分的哺乳动物的嘴，贝壳类的开合装置，对生物原型在功能上进行了一定的优化和适当的改良，分析生物原型中的原理、结构，实现效果等不同方面的想法可实现性，最终我们对比了贻贝贝壳的外形和结构，贻贝在贝类分类学上隶属软体动物门，瓣鳃纲，异柱目，贻贝族，贻贝科，是一种营足丝附着生活的双壳类软体动物。……