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Festo 從自然界中衍生出各種*的運動形式
點擊次數(shù)：1163 發(fā)布時間：2018-4-28
Festo仿生學習網(wǎng)絡(luò)這次展出的新項目開發(fā)的自然模型包括摩洛哥后翻蜘蛛與狐蝠。
像摩洛哥后翻蜘蛛那樣行走與翻滾 – BionicWheelBot(仿生蜘蛛) 以驚奇的方式在地面上行走。Festo與由這種蜘蛛的發(fā)現(xiàn)人Ingo Rechenberg教授帶領(lǐng)的團隊一起深入研究了這種*的運動方式，并從技術(shù)上得到了實現(xiàn)。看飛蝠不要放大鏡：這個BionicFlyingFox 是個大家伙，翼展達到2.28 米，通過運動跟蹤系統(tǒng)和機器學習，可實現(xiàn)部分自主飛行。
BionicWheelBot 的生物原型為摩洛哥后翻蜘蛛（學名：Cebrennus rechenbergi），這種蜘蛛生活在撒哈拉沙漠邊緣的爾格謝比荒漠。柏林理工大學的仿生學教授Ingo Rechenberg 于2008 年發(fā)現(xiàn)了這種蜘蛛。摩洛哥后翻蜘蛛行走時與其它蜘蛛無異；不過，這種蜘蛛還能在地面上翻滾著行進。因此，非常好地適應(yīng)了自己的生活環(huán)境：在平整的地面上，其翻滾的速度是行走速度的兩倍。
自發(fā)現(xiàn)這種蜘蛛后， Rechenberg 教授一致致力于將這種蜘蛛的運動方式轉(zhuǎn)化成技術(shù)應(yīng)用。在大量研究的基礎(chǔ)上，Rechenberg 及其團隊制作了很多*批次的BionicWheelBot 原型。現(xiàn)在，他與Festo 又一起進一步開發(fā)了這個人造蜘蛛的運動機構(gòu)與驅(qū)動原理，作為仿生學習網(wǎng)絡(luò)的組成部分。
BionicWheelBot（仿生蜘蛛）：從行走切換成翻滾模式
跟自然界中蜘蛛一樣，BionicWheelBot 用三角步態(tài)來推進自身，用八條腿的其中六條來行走。開始翻滾前， BionicWheelBot 彎折收起每側(cè)的三條腿，身體形成一個圓輪。在行走時收起的兩條腿這時伸出，在地面上推動團成圓輪的蜘蛛前進，在翻滾過程中持續(xù)推動。這就確保了BionicWheelBot 不會滾著滾著就停下來，甚至在粗糙的地形上也能保持前進。
在翻滾模式中， BionicWheelBot 用全身完成翻滾，跟摩洛哥翻滾蜘蛛一模一樣。因為其集成了慣量傳感器，所以總是能感知自己所處的位置，以及需要再次推動的時間。因此，它翻滾的速度同樣比行走快，甚至可翻滾上一個zui大五度的坡。
BionicFlyingFox（仿生狐蝠）–機器學習保證*飛行路徑
為了盡量模擬自然界中狐蝠的飛行，BionicFlyingFox 的翅膀運動機構(gòu)也被分成主翼和副翼；所有關(guān)節(jié)處在一個平面上。翅膀覆蓋了一層彈性膜，可伸展至腳部。飛行膜非常輕薄，但也很堅韌。
運動跟蹤系統(tǒng)，用于自控飛行
為了讓BionicFlyingFox 在限定的空間實現(xiàn)半自主的飛行，其與所謂的運動跟蹤系統(tǒng)進行通信。該裝置的兩臺紅外相機持續(xù)記錄飛蝠的位置。相機安裝在云臺上，可旋轉(zhuǎn)和擺動，從地面上監(jiān)控BionicFlyingFox 的整個飛行過程。同時，運動跟蹤系統(tǒng)規(guī)劃飛行路徑，發(fā)出所需的控制命令。起飛和著陸需要借助人類操作員；自動飛行系統(tǒng)會在飛行時接管飛行。
機器學習，用于*飛行路徑
相機的圖像被傳輸給一個中央主電腦，跟空管控制器一樣評估數(shù)據(jù)和外部協(xié)調(diào)飛行。電腦上儲存了預(yù)編程的飛行路徑，了BionicFlyingFox 執(zhí)行飛行動作時的路徑。借助其自身搭載的電子元件和復雜的飛行模式，人造飛蝠自行計算執(zhí)行計劃運動順序所需的翅膀運動。飛蝠從主電腦接收必要的控制算法，主電腦對算法自動進行學習，并持續(xù)改進。BionicFlyingFox 在飛行時就能優(yōu)化飛行動作，每飛一圈，對飛行路線的遵循性就更。
創(chuàng)新的飛行薄膜，用于各種應(yīng)用
創(chuàng)新的飛行薄膜是仿生團隊專為BionicFlyingFox 開發(fā)的，由兩片氣密膜和一片彈性纖維織物組成，兩者焊接在一起，焊點多達約45,000點。織物的蜂窩結(jié)構(gòu)防止飛行膜的細小裂痕繼續(xù)變大。因此，BionicFlyingFox的織物即使發(fā)生了不是很嚴重的損壞，也能繼續(xù)飛行。由于材料本身的彈性，翅膀收起時，飛行膜也不會起皺。因為氣密膜不僅具有彈性，而且氣密、重量輕，所以也可用在飛行器中，或用于衣服設(shè)計和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。
仿生學習網(wǎng)絡(luò)
10多年前，F(xiàn)esto發(fā)起了仿生學習網(wǎng)絡(luò)，與公司內(nèi)的創(chuàng)新過程緊密相連。與學生、學府、研究機構(gòu)和開發(fā)公司合作，F(xiàn)esto為項目、試驗臺和技術(shù)平臺提供資助。旨在從作為新技術(shù)靈感來源的仿生學中獲益，將仿生學成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)自動化技術(shù)。
整體機電系統(tǒng)：基于自然模型的精巧運動機構(gòu)。
翻滾模式中的BionicWheelBot，推動腿已伸出。
盡管翼展達到228cm且總長達到87cm，BionicFlyingFox 重量僅有580g。
BionicFlyingFox的翅膀運動機構(gòu)也被分成主翼和副翼。
關(guān)于費斯托
費斯托成立于1925年，是自動化技術(shù)領(lǐng)域的廠商，也是基礎(chǔ)和技術(shù)培訓的市場。總部位于德國內(nèi)卡河畔的埃斯林根，是一家獨立的家族企業(yè)。費斯托集團業(yè)務(wù)遍及200個行業(yè)，為超過30萬的客戶提供的氣動和電驅(qū)動技術(shù)及全面解決方案。同時，F(xiàn)esto Didactic為超過4萬名客戶提供優(yōu)良的工程培訓設(shè)備及課程。2017年費斯托集團銷售額約為31億歐元，在250個地區(qū)設(shè)立分支機構(gòu)，員工總數(shù)超過20,100人。 每年約8%的年銷售額用于研發(fā)領(lǐng)域的投資。
Festo在供應(yīng)的業(yè)務(wù)始于1985年，目前在華企業(yè)覆蓋了銷售、物流、生產(chǎn)和研發(fā)的各個環(huán)節(jié)，設(shè)有近200個銷售辦公室和授權(quán)現(xiàn)貨網(wǎng)點。Festo為供應(yīng)市場提供工廠自動化和過程自動化的氣動和電動技術(shù)及全面解決方案，主要服務(wù)于汽車、橡塑、電子、輕型裝配、食品飲料包裝、水處理以及生物制藥等行業(yè)。費斯托體驗中心，激發(fā)創(chuàng)新的運動控制實驗室，費斯托在這里攜手客戶共同開發(fā)價值的工業(yè)自動化前沿解決方案。同時，F(xiàn)esto Didactic（工業(yè)培訓） 為大中華地區(qū)600多個教育合作伙伴、大學、職業(yè)院校和工業(yè)培訓中心提供支持——培訓內(nèi)容從基礎(chǔ)課程到技術(shù)學習中心的“交鑰匙”成套設(shè)備。目前公司在供應(yīng)有約2,000名員工。