仿生機(jī)械，顧名思義就是模仿生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和控制原理設(shè)計(jì)制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的機(jī)械。
Festo是德國(guó)的一家工業(yè)控制和自動(dòng)化公司，創(chuàng)建于 1925 年，一直致力于仿生機(jī)器人的研究，為我們帶來(lái)了一個(gè)全新的動(dòng)物世界。
在今年的世界機(jī)器人大會(huì)上，這家公司也向世人展示了他們的最新成果——仿生雨燕（BionicSwift）。
仿生雨燕身長(zhǎng)44.5cm，翼展68cm，重量只有42g，能靈活地在空域內(nèi)以協(xié)調(diào)的方式自主控制飛行。
雖然外形看起來(lái)非常簡(jiǎn)潔，但這些 “雨燕” 能夠完成非常復(fù)雜的動(dòng)作，包括急轉(zhuǎn)彎、垂直俯沖等。
這是因?yàn)?/span>“雨燕”的羽片采用超輕量化、高彈性、高強(qiáng)度的發(fā)泡材料，一根碳纖維翎羽管連接手翼和臂翼，相比之前的撲翼飛行器有著更好的飛行運(yùn)動(dòng)曲線。
無(wú)需人工操控，便能完全協(xié)調(diào)地成群自主飛行。通過(guò)帶超寬帶技術(shù)（UWB）的室內(nèi)無(wú)線GPS，仿生雨燕在障礙物視覺(jué)接觸中斷時(shí)，也能進(jìn)行精確的識(shí)別位置。
在向上飛行時(shí)，每片羽毛會(huì)向外張開(kāi)，讓氣流穿過(guò)翅膀，減少功耗。在向下飛行時(shí)，羽片向內(nèi)收緊，增加BionicSwift的飛行力。
身上集成了緊湊的機(jī)械系統(tǒng)和電機(jī)，通過(guò)智能交互精確調(diào)節(jié)振翅的頻率以及各種機(jī)動(dòng)飛行的升降舵。
看到這里，你可能想到了我們之前介紹過(guò)的那款「機(jī)器鴿」，擁有一款半生物半機(jī)械的「可變形翅膀」，不僅能在天空滑翔，還能在空中通過(guò)收縮、伸展翅膀完成轉(zhuǎn)彎、爬升等動(dòng)作。
不同于「機(jī)器鴿」使用真羽毛，這只 “雨燕” 的羽毛是仿真的，翅膀的每個(gè)部分都是由輕質(zhì)、柔韌的泡沫材料制成。
每根 “羽毛” 都像屋頂上的木瓦一樣疊在一起，并與一支碳羽毛管相連。多支羽毛組成的完整陣列連接到主羽和副羽上，這樣它們就可以像真正的鳥(niǎo)類羽毛一樣無(wú)縫地一起滑動(dòng)。
例如，在上升過(guò)程中，空氣可以通過(guò)翅膀，產(chǎn)生一股升力。在隨后的下降過(guò)程中，翅膀的各個(gè)部分閉合，產(chǎn)生更強(qiáng)大的下降力；同時(shí)，仿生雨燕通過(guò)收縮翅膀使自己變小，從而減少摩擦。
仿生雨燕的中間是一個(gè)包裹著撲翼（wing flapping）結(jié)構(gòu)和通信陣列的外殼，其中包括一個(gè)無(wú)刷電機(jī)、兩個(gè)伺服電機(jī)、一塊電池，一組齒輪和一些無(wú)線電、控制、定位電路板。Festo 在一篇博客中表示，電機(jī)和機(jī)械系統(tǒng)之間的 “智能交互” 使其能夠調(diào)整拍打翅膀的頻率和抬升角度，以完成某些動(dòng)作，如桶滾和大角度俯沖。
在集體飛行時(shí)，安裝在室內(nèi)的無(wú)線電 GPS 可以幫助每個(gè)機(jī)器鳥(niǎo)定位，因此編隊(duì)中的每只 “雨燕” 都有空間意識(shí)，可以按照一定的模式飛行。該裝置包括安裝在給定空間的幾個(gè)無(wú)線電模塊，每只 “雨燕” 都有一個(gè)無(wú)線電標(biāo)記，可以向基地發(fā)送信號(hào)。
根據(jù)這些脈沖信號(hào)，系統(tǒng)可以定位每只雨燕的確切位置，并將數(shù)據(jù)發(fā)送回主控計(jì)算機(jī)。主控計(jì)算機(jī)被用作導(dǎo)航系統(tǒng)。反過(guò)來(lái)，系統(tǒng)也可以告訴仿生雨燕按預(yù)先設(shè)定的路線飛行，如果因?yàn)轱L(fēng)或其他環(huán)境條件而偏離了路線，雨燕可以自動(dòng)修正自己的路線。
Festo這幾年癡迷于仿生，先說(shuō)天上飛的。在過(guò)去的幾年，F(xiàn)esto 先后展示過(guò)仿生蜻蜓、仿生蝙蝠、仿生蝴蝶等黑科技：
當(dāng)然，也有人會(huì)詬病 Festo 的仿生機(jī)器人華而不實(shí)，但這家公司有自己的考量。
在研發(fā)的過(guò)程中，他們從材料、動(dòng)力、能源效率等多方面進(jìn)行考慮，最終目的是在能源使用效率上進(jìn)行提升。而且，他們還致力于從中提煉出真正有用的技術(shù)應(yīng)用到其他領(lǐng)域，比如氣動(dòng)肌腱、氣動(dòng)機(jī)械臂等。
如此看來(lái)仿生機(jī)械的發(fā)展，為世界科技進(jìn)步帶來(lái)巨大的影響，Festo開(kāi)創(chuàng)了仿生機(jī)械的新紀(jì)元，相信在不久的將來(lái)，F(xiàn)esto為我們帶來(lái)的將不僅僅是一個(gè)動(dòng)物世界。
