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面向仿生应用的金龟子外型测量及量化分析

吴娜  
【摘要】:逆向工程技术是较成熟的工业技术,是进行生物外形量化和分析的有力工具。本论文研究工作使用逆向工程技术对四种金龟子昆虫体表数据实现了数字化采集,应用专用的逆向工程造型软件,使用基于点-线-面和基于点-面的两种曲面重构造型方法进行了生物体表模型重建。将生物体的CAD模型在快速成型设备上进行了加工制造,获得了实物模型。 在四种金龟子外形数据采集处理的基础上,抽取轮廓线数据进行数学建模。对四种金龟子体表轮廓曲线的曲率变化进行了量化分析。由轮廓曲线的曲率图和二阶导数图的变化规律总结出轮廓曲线的变化规律,探索了四种金龟子体表曲面的凹凸性变化规律。结合金龟子的生活环境,论述了四种金龟子体表微观和宏观结构在金龟子活动中的重要作用,重点分析了臭蜣螂唇基和鞘翅的优化形状在臭蜣螂挖土和飞行中的作用。分析了金龟子几何构型量化特征的潜在仿生应用。论文的研究工作对于昆虫外形量化研究及应用具有重要的仿生学参考价值。


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