随着科学技术的飞速发展,制造业作为国民经济的支柱型产业,为满足科技进步及生产生活的需求,人们对科技产物提出更高的应用要求。仿生学作为近年来兴起的新型学科,旨在通过研究生物体的特殊结构及行为,并使用工程手段实现且有效应用,为新型机械结构设计提供新的思路。本文从仿生学研究思路出发,以蜜蜂口器结构及饮蜜行为为研究载体,结合生物成像和高速摄像技术,揭示蜜蜂口器的特殊结构及饮蜜机理,进一步推进微型仿生变体结构的设计理论和方法。蜜蜂大约需造访3,000朵花才能生产出1g蜂蜜,口器的独特结构为蜜蜂高访花率做出重要贡献。蜜蜂的饮蜜行为是一种典型的微流体运输,其雷诺数较低。摄取花蜜时,中唇舌会以5 Hz的饮蜜频率浸入花蜜中,刚毛有节奏地展开,就像打开和关闭的雨伞一样,来捕获花蜜。高强度的进食活动、捕食以及天敌的威胁,使脆弱的舌头暴露在高度的损伤风险之中。通过对损伤中唇舌的研究,发现自然界中舌头损伤的蜜蜂仍然能够完成饮蜜活动,并可以使刚毛直立在舌体上,进而形成更大的伞状结构,同时饮蜜频率会随之增加。这可能将弥补由于结构破坏而引起的花蜜摄入的损失。为了探究这种猜想,基于中唇舌的微结构建立柔顺机制模型,揭示了在舌头受损时刚毛张开角度的变化机制。考虑到刚毛张开角度和饮蜜频率的变化,我们建立流体运输模型来评估受损中唇舌的花蜜摄入量。结合动物实验和理论分析,发现刚毛平均张开角度和饮蜜频率的变化都可以补偿损失的花蜜摄入量。这些发现激发了一种新的仿生变体结构设计的思路,对此我们提出一种以蜜蜂中唇舌结构为仿生原型,以机械结构设计原理为指导的微型仿生自适应变体结构概念设计方法。这对微型仿生变体结构发展具有重要的理论意义和工程实用价值。