基于仿生原理设计的群墨研磨器

肖轶杰的爷爷酷爱书法，常常让肖轶杰帮忙研墨。一天，肖轶杰因作业多忙不赢，便把买来的墨汁倒入砚台中，谁知被爷爷发现了。

肖轶杰不明白为什么爷爷一定要用研磨的墨汁，便问他：“你为什么不用现成的墨汁呢？”

爷爷说了一堆研墨书写的好处，如研的墨运笔时更流畅、作品存放越久越漂亮等。

研磨的墨汁虽好，但需要花费时间，研磨久了手会酸，还容易弄脏衣服和手。于是，肖轶杰经过细细思考，决定发明用机械代替人工研墨的器具——群墨研磨器。

研磨机理分析：

研墨过程是通过墨块与砚台之间的摩擦力使墨粒逐步与墨块分离并与水溶合而获得墨汁的过程。可见，摩擦力是决定研墨效果的重要因素。

而摩擦力的大小取决于正压力的大小和摩擦面的光滑程度。其中，正压力的大小取决于人的施力，光滑程度与墨块和砚台的质地有关。

同时，在墨块与砚台的相对运动中，人研墨时手臂带动手腕所做圆周运动速度的大小与摩擦效果密切相关，在其他条件不变的情况下，速度越快，墨汁也产生得越快。

方案及作品：

群墨研磨器由电动机、砚台、墨块夹头、弹簧、支座、注水头以及铰链等组成，采用多个墨块的“群墨”研墨方式，墨块转动，砚台不动。

在传动链中增加了球形铰链，当做研墨运动时，铰链可灵活地模仿手腕的运动。

启动电机后，墨块相对砚台作圆周运动，注水头间歇注水，从而使墨粒分离并溶入水中，形成书写需要的墨汁。

创新点：

1.变单墨块为多墨块，提高了研墨的工作效率。

2.在实现关键性的均匀研墨性能方面，采取了三种措施：一、让墨块作匀速圆周运动；二、设置球形铰链，增加运动柔性；三、弹簧在墨块与砚台之间形成力锁合，并对墨块磨损进行补偿。

3.采用碰撞式间歇注水。

指导老师伍冬云刘春艳