德國逆天的仿生機(jī)械真正的黑科技！

FESTO是一家在自動化技術(shù)和仿生技術(shù)上造詣很高的德國企業(yè)，特別是在仿生領(lǐng)域，火遍大江南北。它是由 Albert Fezer 和 Gottlieb Stoll創(chuàng)建于 1925年，公司名字由兩位創(chuàng)始人名字中的英文字母FE和STO合并而成。

Festo公司最初產(chǎn)品為木工機(jī)械，木工工具的品牌為Festool。經(jīng)營范圍包括木工工具、汽車工具、旋轉(zhuǎn)拋光機(jī)、移動集塵器及建筑涂裝產(chǎn)品等。20世紀(jì)50年代Festo 最先認(rèn)識到氣動對工業(yè)自動化的重要性，并成為了世界氣動自動化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。

仿生機(jī)械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。研究仿生機(jī)械的學(xué)科稱為仿生機(jī)械學(xué)，它是20世紀(jì)60年代末期由生物學(xué)、生物力學(xué)、醫(yī)學(xué)、機(jī)械工程、控制論和電子技術(shù)等學(xué)科相互滲透、結(jié)合而形成的一門邊緣學(xué)科。仿生機(jī)械研究的主要領(lǐng)域有生物力學(xué)、控制體和機(jī)器人。

德國Festo公司，以各種惟妙惟肖的機(jī)器動物聞名于世。最近又研發(fā)出機(jī)器蝙蝠，難分真假。它的原型是世界上最大的蝙蝠：狐蝠，關(guān)節(jié)與翼膜與真狐蝠的身體構(gòu)造一模一樣。

機(jī)器蝙蝠兩翼展開寬度228 厘米，體長 87 厘米，非常大。在運(yùn)動追蹤系統(tǒng)的輔助下，可以規(guī)劃飛行軌跡，在特定空間內(nèi)自由飛行。

機(jī)器蝙蝠是由彈性纖維材料3D打印制作的，它能夠像真實(shí)的蝙蝠一樣，在空中翱翔。狐蝠是世界上最大的蝙蝠，它主要通過揮舞翅膀來推動身體在空中飛行。它的翼膜在飛行過程中起到了關(guān)鍵的作用，這種翼膜由輕質(zhì)彈性物質(zhì)構(gòu)成，與鳥的羽毛有許多的相似特征。

為了達(dá)到精細(xì)的程度，工程師們用炭棒創(chuàng)建了它的整體結(jié)構(gòu)，并且采用高彈性的材料成功3D打印制作了它的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

在為其配備電機(jī)、紅外線接收裝置及電子元器件后，3D打印的機(jī)器蝙蝠就可以根據(jù)工程師們預(yù)設(shè)的飛行路線，執(zhí)行各種飛行任務(wù)。

Festo研發(fā)的仿生機(jī)器人燕子，技術(shù)人員通過仔細(xì)觀察自然界鳥類的翅膀，研發(fā)出敏捷靈活，循環(huán)飛翔，180度急轉(zhuǎn)彎的仿生燕子。5只仿生機(jī)器人燕子可以通過基于無線室內(nèi)GPS相互通信確定空域，并且順利自主地通過。

Festo 研發(fā)的機(jī)器蝴蝶（Robotic Butterflies），它看上去就像真正的蝴蝶一樣輕盈，在各種通信技術(shù)、傳感器和GPS的配合下，許多機(jī)器蝴蝶在同一片空間中慢速飛行，卻不會彼此相撞。

每一個(gè)蝴蝶仿生機(jī)器人都能獨(dú)立操作，通過獨(dú)立控制的翼來調(diào)整自己，并能按照預(yù)編程的路線飛行。它們身上裝配了許多紅外傳感器，避免飛行過程中互相碰撞。翼展長有50cm，身體重量僅為32g，翅膀每秒擺動1-2次，速度可達(dá)2.5米/秒，每次充電后可持續(xù)飛行3到4分鐘。

Festo最初的仿生動物是一條名叫Airacuda的仿生魚。初期的仿生動物機(jī)器人從外形看還是有些粗糙。

這條機(jī)器仿生魚依靠氣動肌腱，可以生動地游來游去，它的頭部有一個(gè)真空氣倉，使它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)靈活擺尾，還可以上浮和下沉。

后來Festo又做了一條仿生比目魚，這條魚的外形已經(jīng)相當(dāng)逼真了。

以充滿氦氣的球體為主體的仿生水母。它可以在水里自由移動，還可以飛上天。

還有可以飛上天的仿生企鵝，它內(nèi)置了自主判定系統(tǒng)，可以根據(jù)水流方向自行導(dǎo)航定位。它內(nèi)置的3D聲納系統(tǒng)可以依靠聲波，感知到其他企鵝的位置，防止與它們撞在一起。

說到“飛上天”，當(dāng)然少不了仿生鳥了！Festo的科學(xué)家們在破解了鳥類飛行原理后研制出了這款SmartBird仿生鳥。

Smartbird可以完美模擬鳥類的飛行狀態(tài)，甚至令人難辨真?zhèn)?。它們像正常的鳥類一樣，依靠翅膀提供飛行動力。它們的雙翼不僅可以上下拍動，還可以按照一定的角度進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，甚至連頭都可以全角度轉(zhuǎn)動。

除了仿生鳥，F(xiàn)esto的科學(xué)家們還造出了仿生蜻蜓。這款外形酷似蜻蜓的BionicOpter機(jī)器人擁有蜻蜓的各項(xiàng)特征，能夠在空中隨意飛行或盤旋，并且能夠做出相當(dāng)復(fù)雜的飛行動作。這才是真正的未來飛行器！

BionicOpter成為第一個(gè)能夠模擬直升機(jī)、有翼飛行器以及滑翔機(jī)飛行狀態(tài)的機(jī)器人，盡管它設(shè)計(jì)極為復(fù)雜，用戶還是可用智能手機(jī)輕松操控完成減速飛行、突然轉(zhuǎn)向、甚至倒退飛行等復(fù)雜的飛行任務(wù)。

除了水里游的、天上飛的，F(xiàn)esto還創(chuàng)造出陸地上跑的：仿生袋鼠。仿生袋鼠BionicKangaroo，幾乎完全復(fù)制了袋鼠的彈跳功夫。對機(jī)器人有一定了解的朋友都知道，想讓機(jī)器人跳起來，難度是很大的。

而這只仿生袋鼠卻能夠完成連續(xù)跳躍，甚至可以跳過40公分高的障礙物。因?yàn)樗赜械男盍δ?，可以從上一次跳躍中收集能量，為下一次跳躍做準(zhǔn)備。如果使用者戴上配套手環(huán)，就可以直接用手勢控制袋鼠。

Festo研發(fā)的這款仿生袋鼠幾乎完全復(fù)制了袋鼠的彈跳功夫，僅需一小塊電池與腿部的彈簧機(jī)構(gòu)，袋鼠便能立刻活蹦亂跳起來。

其中運(yùn)用了復(fù)雜的傳感器、連桿結(jié)構(gòu)和用于充當(dāng)“肌肉”的高壓充氣罐。

除了上面提到的這些，最讓人瞠目的還是這群3D打印的仿生螞蟻。它們的頭部配備攝像頭，腹部配備傳感器，可以隨時(shí)進(jìn)行紅外導(dǎo)航。而觸角則是天線，在快沒電時(shí)，它們會第一時(shí)間爬去自行充電。更厲害的是在搬運(yùn)重物時(shí)它們會發(fā)揮“螞蟻精神”，集體出動、協(xié)同合作。

機(jī)器螞蟻大小與成人手掌相近，比真實(shí)螞蟻大許多，它們是通過3D打印出來的。頭部和整個(gè)身軀都布滿電路，嘴部鉗子和腿部爪子都使用了陶瓷致動器，可快速、精準(zhǔn)地活動。

每一只螞蟻都是“仿生網(wǎng)絡(luò)”的一員，通過無線網(wǎng)絡(luò)通信多只螞蟻可以協(xié)同工作，搬動較重的物體。螞蟻上還安裝了導(dǎo)電電線，它只需將自己按到電源上就能自動充電。

仿生水母AquaJelly是一種模擬浮游行為的自控系統(tǒng)，由一個(gè)透明的半球和八根動力觸須組成。中間是一個(gè)防水的激光燒結(jié)體，其中有一個(gè)中心電動馬達(dá)、兩個(gè)鋰離子聚合物電池，還有可充電控制單元和用于防沖板的伺服馬達(dá)。

仿生水母的靈活性與便捷性體現(xiàn)了人工智能方面的研究成果，將在海底勘探和航空航天等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

另一個(gè)新型的蜘蛛機(jī)器人 BionicWheelBot 更有意思，它的原型是摩洛哥后翻蜘蛛，為了適應(yīng)沙漠環(huán)境的生活，它有一種獨(dú)特的行走方式，通過空中翻轉(zhuǎn)與地面翻滾的組合來移動。而這樣的驅(qū)動方式在仿生學(xué)中有重要意義。

在翻滾模式下，人工蜘蛛和自然界的摩洛哥后翻蜘蛛一樣，可以比行走時(shí)更快地移動。這款機(jī)器人甚至能夠應(yīng)對高達(dá) 5％ 的坡度。

這只仿生章魚觸手和真的章魚觸手一樣附有吸盤。整體采用可氣動驅(qū)動的柔軟硅膠結(jié)構(gòu)。

內(nèi)置真空管可以自主提供吸附動能，輕松完成抓、握等動作。

目前，F(xiàn)esto公司已創(chuàng)造了數(shù)十種機(jī)器生物，人類已阻擋不住他們“創(chuàng)世紀(jì)”的步伐。

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