德国逆天的仿生机械,这才是真正的黑科技
FESTO是一家在自动化技术和仿生技术上造诣很高的德国企业,特别是在仿生领域,火遍大江南北。它是由 Albert Fezer 和 Gottlieb Stoll创建于 1925年,公司名字由两位创始人名字中的英文字母FE和STO合并而成。
Festo公司最初产品为木工机械,木工工具的品牌为Festool。经营范围包括木工工具、汽车工具、旋转抛光机、移动集尘器及建筑涂装产品等。20世纪50年代Festo 最先认识到气动对工业自动化的重要性,并成为了世界气动自动化领域的领导者。
仿生机械就是模仿生物的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械。研究仿生机械的学科称为仿生机械学,它是20世纪60年代末期由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科相互渗透、结合而形成的一门边缘学科。仿生机械研究的主要领域有生物力学、控制体和机器人。
德国Festo公司,以各种惟妙惟肖的机器动物闻名于世。最近又研发出机器蝙蝠,难分真假。它的原型是世界上最大的蝙蝠:狐蝠,关节与翼膜与真狐蝠的身体构造一模一样。
机器蝙蝠两翼展开宽度228 厘米,体长 87 厘米,非常大。在运动追踪系统的辅助下,可以规划飞行轨迹,在特定空间内自由飞行。
机器蝙蝠是由弹性纤维材料3D打印制作的,它能够像真实的蝙蝠一样,在空中翱翔。狐蝠是世界上最大的蝙蝠,它主要通过挥舞翅膀来推动身体在空中飞行。它的翼膜在飞行过程中起到了关键的作用,这种翼膜由轻质弹性物质构成,与鸟的羽毛有许多的相似特征。
为了达到精细的程度,工程师们用炭棒创建了它的整体结构,并且采用高弹性的材料成功3D打印制作了它的机械结构。
在为其配备电机、红外线接收装置及电子元器件后,3D打印的机器蝙蝠就可以根据工程师们预设的飞行路线,执行各种飞行任务。
Festo 研发的机器蝴蝶(Robotic Butterflies),它看上去就像真正的蝴蝶一样轻盈,在各种通信技术、传感器和GPS的配合下,许多机器蝴蝶在同一片空间中慢速飞行,却不会彼此相撞。
每一个蝴蝶仿生机器人都能独立操作,通过独立控制的翼来调整自己,并能按照预编程的路线飞行。它们身上装配了许多红外传感器,避免飞行过程中互相碰撞。翼展长有50cm,身体重量仅为32g,翅膀每秒摆动1-2次,速度可达2.5米/秒,每次充电后可持续飞行3到4分钟。
Festo最初的仿生动物是一条名叫Airacuda的仿生鱼。初期的仿生动物机器人从外形看还是有些粗糙。
这条机器仿生鱼依靠气动肌腱,可以生动地游来游去,它的头部有一个真空气仓,使它不仅能够实现灵活摆尾,还可以上浮和下沉。
后来Festo又做了一条仿生比目鱼,这条鱼的外形已经相当逼真了。
以充满氦气的球体为主体的仿生水母。它可以在水里自由移动,还可以飞上天。
还有可以飞上天的仿生企鹅,它内置了自主判定系统,可以根据水流方向自行导航定位。它内置的3D声纳系统可以依靠声波,感知到其他企鹅的位置,防止与它们撞在一起。
说到"飞上天",当然少不了仿生鸟了!Festo的科学家们在破解了鸟类飞行原理后研制出了这款SmartBird仿生鸟。
Smartbird可以完美模拟鸟类的飞行状态,甚至令人难辨真伪。它们像正常的鸟类一样,依靠翅膀提供飞行动力。它们的双翼不仅可以上下拍动,还可以按照一定的角度进行扭转,甚至连头都可以全角度转动。
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