突破性创新对企业实现技术升级与提高自主创新能力具有重要意义。创新知识作为机械产品突破性创新的重要驱动力已被广泛证明。生物知识一直是启发人们进行创新的重要源泉,生物知识有效地应用于机械产品突破性创新之中具有广阔的应用前景。自然界的生物蕴含了大量可被人们借鉴利用的原理,成为突破性创新解决问题的知识来源。近几十年随着仿生学的不断发展,模拟生物原理设计的产品越来越多地出现在各个领域中,为造福人类作出贡献。以往的仿生设计多集中在对某一具体生物的模拟上,走的是先研究,再借鉴创新的道路,而且受学科之间的限制,设计者接触到的生物原理往往不够全面,较为局限,应用起来效率低下,成为仿生学设计高效化,简易化的障碍。本文旨在利用生物知识源指导机械产品的突破性创新,首先扩展了多生物效应的概念,翻译并归纳大量典型生物案例,并将其以特定形式存储在一套知识库软件中,作为突破性创新设计的初始知识源;接着分析了生物功能实现的几种基本模式,将其作为指导仿生设计过程,实现生物知识工程转化的重要参考;最后提出了多物种协同的多生物效应指导下的突破性创新设计模型,用于将存在于多个物种中的生物知识结合起来指导突破性创新产品设计。主要研究工作包括以下几个方面:本文首先引入“多生物效应”的概念,以Asknature网站提供的大量生物样本为基础,整理出一部分典型生物案例,每个案例均进行工程化表达,存储到所开发的多生物效应知识库软件中;其次选该软件的具有代表性的一部分案例进行分析,将多生物效应的实现方式总结几种基本模式,形成对多生物效应作用过程的工程化分类方法,便于应用多生物效应进行元件设计。接着提出了借鉴存在于多个物种的不同的多生物效应进行突破性创新产品设计的思想,并提出了设计流程。论文最后以海岛地区自动集水设备为例,对上述所述研究理论及工具、设计方法的正确性、科学性与实用性进行验证。