基于仿生原理設計的群墨研磨器

肖軼杰的爺爺酷愛書法，常常讓肖軼杰幫忙研墨。一天，肖軼杰因作業多忙不贏，便把買來的墨汁倒入硯臺中，誰知被爺爺發現了。

肖軼杰不明白為什么爺爺一定要用研磨的墨汁，便問他：“你為什么不用現成的墨汁呢？”

爺爺說了一堆研墨書寫的好處，如研的墨運筆時更流暢、作品存放越久越漂亮等。

研磨的墨汁雖好，但需要花費時間，研磨久了手會酸，還容易弄臟衣服和手。于是，肖軼杰經過細細思考，決定發明用機械代替人工研墨的器具——群墨研磨器。

研磨機理分析：

研墨過程是通過墨塊與硯臺之間的摩擦力使墨粒逐步與墨塊分離并與水溶合而獲得墨汁的過程。可見，摩擦力是決定研墨效果的重要因素。

而摩擦力的大小取決于正壓力的大小和摩擦面的光滑程度。其中，正壓力的大小取決于人的施力，光滑程度與墨塊和硯臺的質地有關。

同時，在墨塊與硯臺的相對運動中，人研墨時手臂帶動手腕所做圓周運動速度的大小與摩擦效果密切相關，在其他條件不變的情況下，速度越快，墨汁也產生得越快。

方案及作品：

群墨研磨器由電動機、硯臺、墨塊夾頭、彈簧、支座、注水頭以及鉸鏈等組成，采用多個墨塊的“群墨”研墨方式，墨塊轉動，硯臺不動。

在傳動鏈中增加了球形鉸鏈，當做研墨運動時，鉸鏈可靈活地模仿手腕的運動。

啟動電機后，墨塊相對硯臺作圓周運動，注水頭間歇注水，從而使墨粒分離并溶入水中，形成書寫需要的墨汁。

創新點：

1.變單墨塊為多墨塊，提高了研墨的工作效率。

2.在實現關鍵性的均勻研墨性能方面，采取了三種措施：一、讓墨塊作勻速圓周運動；二、設置球形鉸鏈，增加運動柔性；三、彈簧在墨塊與硯臺之間形成力鎖合，并對墨塊磨損進行補償。

3.采用碰撞式間歇注水。

指導老師伍冬云劉春艷