科学鬼才 仿生学电子电路设计与应用25例(图例版)

科学鬼才 仿生学电子电路设计与应用25例(图例版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

[巴西] Newton,C.,Braga 著,万皓 译
图书标签:
  • 仿生学
  • 电子电路
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出版社: 人民邮电出版社
ISBN:9787115446961
版次:1
商品编码:12047715
包装:平装
丛书名: 科学鬼才
开本:大16开
出版时间:2017-03-01
用纸:胶版纸
页数:154
正文语种:中文

具体描述

产品特色

编辑推荐

※推荐者于欣龙是奥松机器人的创始人,被称为“机器人爸爸”,录制过CCTV创客精英汇等大量电视节目,拥有机器人天空网站、奥松机器人微信公众账号等宣传渠道。
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※本书集理论与应用于一体,循序渐进、叙述简明,并配有大量的电路图、实物图及程序供读者参考以掌握书中的知识。
※本书可供智能电子产品的研发技术人员及机器人制作爱好者参考阅读。也可作为广大电子爱好者的电子制作读物,以及高中生课外科技活动的辅导书。

内容简介

本书通过25个有趣、超酷、应用广泛、造价低廉的仿生学项目,包括电鱼、蝙蝠耳、测谎仪、电子神经激励器、恐慌发生器、电子驱虫器、音频和视觉生物反馈等,生动详尽地解释了生物学、电子学与机械学方面的基本知识,并手把手教会你设计和制作仿生学电子电路所需要的实际技能,包括如何焊接、电子元器件选择、读懂电路原理图和电路设计等知识。本书不仅带给你无限乐趣,还能使你从一个电子学菜鸟迅速成长为科学鬼才!该书可作为仿生电子学爱好者和高中、大学电子线路课程的指导教材。

作者简介

作者,Newton C. Braga,《电子学习杂志》的技术总监。他出版过100多部涉及电子工程学、机械电子学、计算机技术等相关领域的著作,他的著作被翻译成多国文字的图书,在全世界销量超过三百万本。 译者,万皓,获得电子信息科学与技术专业学位,就职于国家新闻出版广电总局,英语八级,熟练地翻译短波发射机、短波天线、电子通讯专业文章、针灸、生物科技、法规、公司宣传、一般文学类文章。

目录

第一部分 引言 1
第二部分 生物学和电子技术 5
第三部分 25个仿生学实用项目 13
14 项目1——电鱼实验
26 项目2——视觉生物反馈
35 项目3——音频生物反馈
41 项目4——神经刺激器
47 项目5——频闪灯
53 项目6——生物信号放大器
59 项目7——恐慌发生器
68 项目8——磁场发生器
75 项目9——催眠发光二极管
80 项目10——驱虫器
85 项目11——仿生陷阱
90 项目12——动物训练器
96 项目13——白噪声发生器
101 项目14——仿生耳
105 项目15——灭虫器
109 项目16——仿生触器
113 项目17——测谎仪
118 项目18——仿生气味发生器
122 项目19——使用振荡器进行仿生学实验
125 项目20——离子发生器
130 项目21——触觉助听器
134 项目22——万用表在仿生学中的应用
138 项目23——仿生视觉
144 项目24——生态监视器
148 项目25——蝙蝠耳
第四部分 附加说明 153
《科学鬼才:仿生学电子电路设计与应用25例(图例版)》 一、引言:仿生学,通往未来科技的智慧之门 在浩瀚的科学殿堂里,总有一些领域以其独特的视角和深邃的洞察力,引领着人类的探索与创造。仿生学,便是这样一门跨越生物学与工程学的奇妙学科。它并非凭空想象,而是源于对自然界亿万年演化智慧的虔诚敬畏与巧妙借鉴。从蜂巢的结构力学到鸟类的飞行原理,从鱼类的流体动力学到昆虫的视觉系统,大自然以其包罗万象的生命形式,为我们展示了一幅幅精妙绝伦的设计蓝图。 本书《科学鬼才:仿生学电子电路设计与应用25例(图例版)》正是这样一本致力于打开通往未来科技智慧之门的引路书。它并非一味地罗列枯燥的理论,而是将仿生学的核心思想,通过生动形象的电子电路设计实例,转化为触手可及的实践知识。我们相信,通过深入剖析这些源自生命体的巧妙设计,并将其转化为创新的电子电路方案,读者将能够真正领略到仿生学的魅力,并激发无限的创造潜能。 在信息爆炸、技术迭代飞速的当今时代,对创新性解决方案的需求从未如此迫切。而仿生学,以其“低碳、高效、智能、自适应”等天然优势,正成为驱动新一轮科技革命的重要力量。本书正是抓住了这一时代脉搏,旨在为所有对电子电路设计、仿生学原理以及科技创新充满热情的读者,提供一份兼具深度与广度的参考。无论是资深工程师寻求突破,还是初学者渴望启蒙,抑或是学生希望拓宽视野,本书都将为您打开一扇通往奇妙世界的窗户。 二、核心理念:从生命之歌中汲取电子电路的灵感 生命,是自然界最伟大的工程师。它在严酷的环境中生存、繁衍、进化,孕育出无数令人惊叹的结构、机制与功能。仿生学,就是我们尝试理解和模仿这些生命智慧的过程。而电子电路,作为现代科技的基石,其设计理念也正日益受到仿生学的深刻影响。 本书的核心理念,在于将生命体在进化过程中所形成的“最优解”转化为可行的电子电路设计方案。我们不只是简单地将生物体的形态“复制”到电路中,而是深入探究其背后蕴含的运行机制、信息处理方式、能量利用策略以及环境适应能力。例如: 感知与响应: 昆虫的复眼如何在低功耗下实现广视野、高分辨率的感知?鸟类的听觉系统如何分辨细微的声音差异?我们可以从中学习到更高效、更鲁棒的传感器设计思路。 运动与控制: 鱼类的身体结构如何实现高效的游动?蛇类的身体如何蜿蜒前行,克服复杂地形?这些都为我们设计更灵活、更节能的机器人驱动和控制系统提供了宝贵的借鉴。 信息处理与通信: 蚂蚁如何通过信息素构建复杂的社会网络?神经元如何进行高效的信息传递与处理?这为我们设计更智能的分布式系统、自组织网络以及类神经网络芯片提供了启示。 能量管理与利用: 植物如何高效地进行光合作用?生物体如何在能量受限的情况下维持生命活动?这启发我们设计更节能的电源管理模块、能量采集系统以及低功耗电路。 自适应与鲁棒性: 生物体如何应对环境变化,保持生命活动的稳定?这为我们设计能够自我修复、自我调节、抵抗干扰的电子系统提供了思路。 本书精选了25个极具代表性的仿生学电子电路设计案例,每一个案例都力求做到: 1. 精准的仿生学原型分析: 详细介绍其所模仿的生物原型及其核心的生物学原理。 2. 创新的电路设计思路: 阐述如何将生物学原理转化为具体的电子电路结构和工作模式。 3. 深入的电路原理剖析: 逐层解析电路的设计细节、关键元件的选择以及工作过程。 4. 图文并茂的直观展示: 配以精美的电路图、原理图、仿真图以及实物照片,使复杂的概念一目了然。 5. 实际的应用前景展望: 探讨该电路在机器人、人工智能、医疗健康、环境监测、通信技术等领域的潜在应用价值。 通过这样的方式,本书旨在帮助读者建立起“从自然到技术”的思维桥梁,将对生命的观察转化为对电子电路创新的驱动力。 三、内容精粹:25个案例的深度预览 本书的精髓在于其精选的25个仿生学电子电路设计实例,每一个都凝聚了作者对自然与技术的深刻理解。尽管此处无法一一详述所有案例的全部细节,但我们可以从中窥探其涵盖的广度与深度: 1. 仿生昆虫感知系统: 案例一: 仿蜻蜓复眼的光学传感器阵列 生物原型: 蜻蜓的复眼由数万个小眼组成,能够实现极宽的视野和对运动的超凡捕捉能力。 电路设计: 设计一种集成了微型光敏元件阵列的传感器,模拟复眼的结构,实现高分辨率、宽视角的图像采集,尤其适用于无人机和机器人避障。 应用: 运动追踪、环境监测、智能监控。 案例二: 仿蛾类触角的气体传感器网络 生物原型: 飞蛾的触角对极低浓度的气味分子极其敏感,能够远距离定位信息源。 电路设计: 构建一个由多种化学传感器组成的分布式网络,模拟蛾类触角的感应机制,实现对环境中有害气体、特定气味分子的灵敏检测和定位。 应用: 环境污染监测、气体泄漏检测、嗅觉机器人。 2. 仿生机器人运动与控制: 案例三: 仿壁虎足的微吸附材料与驱动电路 生物原型: 壁虎脚底的微米级刚毛能够在微弱的范德华力作用下实现强大的吸附能力,使其能攀爬光滑表面。 电路设计: 结合新型微吸附材料,设计相应的驱动电路,通过电控方式激活或释放吸附力,实现机器人对各种表面的稳定攀爬。 应用: 工业自动化、搜救机器人、太空探测。 案例四: 仿章鱼触手的柔性驱动与控制系统 生物原型: 章鱼拥有灵活、多自由度的触手,能够实现精密的抓取和运动。 电路设计: 利用柔性驱动器(如形状记忆合金、聚合物肌肉)和分布式传感器,设计一套模仿章鱼触手运动模式的控制系统,实现高灵活性和多自由度的操作。 应用: 软体机器人、医疗手术机器人、精密装配。 3. 仿生能源与效率: 案例五: 仿植物叶片的光伏发电与储能集成电路 生物原型: 植物叶片通过光合作用将光能转化为化学能,并储存能量。 电路设计: 设计集成高效光伏电池、能量转换电路和小型储能单元的模块,模拟叶片的功能,实现高效的太阳能采集、管理和存储。 应用: 分布式能源系统、可穿戴设备供电。 案例六: 仿生物体内的能量代谢优化电路 生物原型: 生物体能够根据能量需求动态调整代谢速率,实现能量的高效利用。 电路设计: 设计智能电源管理单元,能够根据负载变化和可用能源情况,实时优化电路的功耗,延长电池续航时间。 应用: 移动通信设备、低功耗嵌入式系统。 4. 仿生通信与信息处理: 案例七: 仿蜜蜂的群体智能通信协议 生物原型: 蜜蜂通过舞蹈和信息素进行高效的群体协作和信息传递。 电路设计: 设计一种基于分布式通信和有限信号的群体智能协议,用于管理多节点网络,实现高效的信息共享和任务分配。 应用: 物联网通信、分布式传感网络。 案例八: 仿神经网络的脉冲神经计算电路 生物原型: 大脑神经元通过脉冲信号传递和处理信息,具有极高的并行处理能力和能效。 电路设计: 模仿生物神经元的结构和工作机制,设计低功耗的脉冲神经网络硬件,实现高效的模式识别、学习和推理。 应用: 人工智能加速器、边缘计算设备。 5. 仿生材料与结构: 案例九: 仿鸟羽的低风阻结构与气动控制电路 生物原型: 鸟类羽毛独特的结构能够减少飞行阻力,提高空气动力学效率。 电路设计: 基于仿生结构设计,结合微型传感器和驱动器,实现对气流的感知和主动控制,提高无人机或飞行器的飞行性能。 应用: 高效飞行器设计、风力发电叶片优化。 案例十: 仿生物壳体的自修复电子封装材料与电路 生物原型: 许多生物体拥有能够自我修复的组织,能够抵御损伤。 电路设计: 探索将自修复材料与电子元件集成,设计一种能够在轻微损伤后自行修复的电子封装或柔性电路,提高系统的可靠性。 应用: 长期运行的电子设备、恶劣环境下的电子系统。 (此处仅为示例,本书共包含25个精心挑选的案例,涵盖生物学的各个领域,如仿生视觉、仿生听觉、仿生嗅觉、仿生触觉、仿生运动、仿生感知、仿生通信、仿生导航、仿生材料、仿生能量等,并深入到电子电路的各个层面,包括模拟电路、数字电路、混合信号电路、嵌入式系统、传感器技术、信号处理、控制理论等。) 四、价值与意义:开启无限可能 《科学鬼才:仿生学电子电路设计与应用25例(图例版)》的价值,不仅仅在于提供了一系列可供学习和实践的电子电路设计方案,更在于它提供了一种全新的、富有启发的思考方式。 激发创新思维: 本书将引导读者跳出传统的设计框架,从宏大的生命体系中寻找创新的灵感,从而解决当前技术发展中的瓶颈问题。 提升实践能力: 丰富的图例和详细的原理剖析,使读者能够直观地理解复杂的电子电路设计,并具备将其应用于实际项目开发的知识基础。 拓宽专业视野: 对于电子工程、自动化、生物工程、材料科学等相关专业的学生和从业者而言,本书提供了一个跨学科学习的绝佳平台,帮助他们构建更全面的知识体系。 预见未来趋势: 仿生学与电子电路的结合,是未来科技发展的重要方向。本书将帮助读者提前把握这一前沿领域的发展脉搏,为未来的职业发展和学术研究奠定基础。 培养科学素养: 通过学习仿生学,读者将更深刻地理解自然界的智慧,培养对生命的敬畏之心,并学会用科学的态度去观察、分析和解决问题。 五、结语:与自然同行,共创未来 我们相信,自然界蕴藏着无穷无尽的智慧宝藏,等待着我们去发掘和应用。本书《科学鬼才:仿生学电子电路设计与应用25例(图例版)》正是我们向这些智慧宝藏致敬的尝试,也是我们邀请您共同探索的起点。 愿本书能成为您在仿生学与电子电路设计领域的得力助手,点燃您心中的创新火花,帮助您在科技探索的道路上,走得更远,做得更好。让我们以仿生的智慧,与自然同行,共同创造一个更美好、更智能的未来。

用户评价

评分

我从事嵌入式系统开发多年,虽然对硬件和软件都有一定的了解,但在创新性和集成性方面总感觉有所欠缺。这本书的书名,特别是“科学鬼才”和“仿生学”,让我看到了突破瓶颈的希望。我一直认为,真正的创新往往来自于对自然界的深度模仿和理解。我期望这本书能够提供一些我之前从未接触过的、将仿生学原理应用于电子电路设计的独到之处,比如如何借鉴神经网络的并行处理能力来设计更高效的计算单元,或者如何模拟植物的光合作用来开发新型能源收集模块。我希望这些“25例”能够包含一些具有前瞻性的设计,能够解决当下电子技术面临的一些挑战,例如功耗、散热、或者与环境的交互性。我期待这本书能像一位“鬼才”导师,为我打开一扇新的大门,让我能够跳出固有的思维模式,设计出更具颠覆性和实用价值的电子系统。

评分

我一直对那些能够模仿自然界高效运作模式的电子系统感到着迷,也一直在寻找能够将这种理念融入到实际项目中的方法。这本书的名字《科学鬼才 仿生学电子电路设计与应用25例》恰好点燃了我对这方面的渴望。我希望它能提供一些突破性的见解,让我了解如何将仿生学的精髓,例如自适应性、鲁棒性、以及能源效率等特质,转化为实际的电子电路设计。我特别期待看到书中能够解析一些已经成功应用的仿生电子学案例,比如模仿鸟类飞行姿态的无人机,或者模仿鱼类游动方式的水下机器人,并详细说明其背后的电路设计逻辑和仿生学原理。我希望这些案例能够不仅仅停留在理论层面,而是能够提供可行的设计思路和实现方法,让我能够从中获得启发,并尝试在自己的项目设计中融入仿生学的元素,创造出更具生命力、更智能化的电子产品。

评分

我最近一直在探索利用生物原理来优化电子设备性能的可能性,尤其是在功耗和响应速度方面。这本书的书名《科学鬼才 仿生学电子电路设计与应用25例》立刻引起了我的兴趣,因为“仿生学”正是我想深入研究的方向。我希望这本书能够提供一些颠覆性的思路,教我如何从昆虫的感官系统、植物的能量收集机制,或者哺乳动物的神经网络中汲取灵感,来设计更高效、更智能的电子电路。我特别看重“25例”这个数字,这表明书中会包含大量实际的应用案例,而不是泛泛而谈的理论。我希望这些案例能够涵盖不同领域,例如传感器技术、微功耗设备、甚至是一些机器人控制的应用。更重要的是,我期望这些案例能够提供详尽的设计步骤和电路原理图,让我能够真正动手实践,将书中的知识转化为自己的能力。我希望能在这本书中找到那些能够让我眼前一亮、启发我进行创新设计的“秘密武器”。

评分

作为一名初入电子设计领域的新手,我对各种复杂的理论和晦涩的术语常常感到力不从心。偶然看到这本书《科学鬼才 仿生学电子电路设计与应用25例(图例版)》,书名里的“图例版”给了我巨大的信心。我知道,对于初学者来说,清晰直观的图示是学习过程中不可或缺的辅助。我希望这本书能够用最简单易懂的方式,将仿生学原理与电子电路设计相结合,通过大量的图示来解释那些抽象的概念。我特别期待书中能够有对经典仿生学模型,比如“章鱼触手”的运动原理如何转化为机械臂控制,或者“蝙蝠回声定位”如何启发了新型传感器设计的详细图解。同时,我也希望书中包含一些入门级的实践项目,让我能够跟随图例,一步步搭建出简单但具有仿生学特色的电子原型,从而在实践中加深对知识的理解,克服学习初期的畏难情绪。

评分

这本书我刚拿到手,就被这充满科技感的封面设计吸引住了,那种金属质感和流线型的图案,仿佛一下子就将我带入了未来世界。我一直对“仿生学”这个概念非常着迷,总觉得大自然鬼斧神工的设计,才是科技发展的终极灵感来源。书名里的“科学鬼才”更是激发了我强烈的好奇心,究竟是怎样的奇思妙想,才能将仿生学的原理与电子电路设计巧妙地结合起来,创造出令人惊叹的应用实例呢?我迫不及待地想翻开第一页,看看书中会为我揭示怎样的“鬼才”智慧,那些看似复杂的电路图,在仿生学的指导下,是否会变得更加直观和易于理解?我尤其期待书中那些“图例版”的设计,我一直觉得,好的图例胜过千言万语,尤其是在学习电子电路这种需要高度精确和视觉化的领域,清晰、准确的图示能极大地降低学习门槛,帮助我快速掌握核心概念。我希望这本书能够让我从全新的角度去审视电子电路,不再局限于枯燥的元件组合,而是能够体会到其中蕴含的生命力与智慧,让我的电子设计之旅充满惊喜与乐趣。

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