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人造羽毛讓仿生飛燕在空中成群飛舞

人造羽毛讓仿生飛燕在空中成群飛舞

——— Festo 推出最新仿生項目“BionicSwift(仿生飛燕)”
2020/7/3 18:58:06

借助帶超寬帶技術(shù)(UWB)的室內(nèi)無線GPS,一群BionicSwift可在定義的空域內(nèi)以協(xié)調(diào)的方式安全飛行。為了能盡量真實地復(fù)現(xiàn)這些飛行機動能力,機器鳥的翅膀以鳥類的羽翼為模型。這些人造鳥的靈活性不僅源自于其輕量化的設(shè)計和空氣動力學(xué)的運動機構(gòu),也來自于功能集成的賦能。

 

Festo 仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)從自然飛行模式中汲取靈感的傳統(tǒng)由來已久。BionicSwift(仿生飛燕)的誕生標(biāo)志著Festo在開發(fā)仿生飛行器領(lǐng)域中翻開了新篇章。與在生物模型中一樣,輕量化結(jié)構(gòu)的使用是機器鳥的核心。因為在工程領(lǐng)域以及自然界,移動的重量越少,所需材料就越少,耗能也就越低。這就是為什么BionicSwift (仿生飛燕)在身體長度達到 44.5 厘米而翼展達到 68 厘米的情況下,重量只有42 克。輕盈的身姿讓機器鳥的飛行非常靈活、靈巧,能繞圈飛行和急轉(zhuǎn)彎。通過與室內(nèi)無線導(dǎo)航系統(tǒng)的交互,機器鳥能在定義的空域內(nèi)以協(xié)調(diào)的方式自主控制飛行。

 

符合空氣動力學(xué)的羽毛 

 

為了能盡可能貼近自然鳥類的飛行,BionicSwifts (仿生飛燕)的翅膀基于鳥類的羽翼。羽片采用了超輕量化、高彈性、高強度的發(fā)泡材料,一片疊著一片。連接著一根碳纖維翎羽管,翎羽管與鳥類一樣與實際的手翼和臂翼連接在一起。在機器鳥翅膀處于向上行程時,每片羽毛會向外張開,讓氣流穿過翅膀。這意味著,機器鳥在向上振翅的時候所需功耗變少了。在翅膀向下的行程時,羽片向內(nèi)收緊,增加機器鳥的飛行力。這種貼近鳥類翅膀的復(fù)刻讓 BionicSwift (仿生飛燕)與之前的撲翼飛行器相比有著更好的飛行運動曲線。 

 

在最為緊湊的空間內(nèi)實現(xiàn)功能集成 

 

機器鳥的靈巧不僅來自于輕量化的結(jié)構(gòu)和符合空氣動力學(xué)的運動機構(gòu),也來自于功能集成的賦能。機器鳥身上包括了最為緊湊的撲翼機構(gòu)、通信技術(shù)、撲翼控制元件和升降舵、尾翼。在極小的空間內(nèi)安裝了一個無刷式電機、兩個伺服電機、電池、齒輪和各種電路板。通過電機與機械系統(tǒng)的智能交互,可精確調(diào)節(jié)振翅的頻率以及各種機動飛行的升降舵。 

 

GPS 協(xié)調(diào)飛行操縱

 

通過帶超寬帶技術(shù)(UWB)的室內(nèi)無線GPS,機器鳥可實現(xiàn)協(xié)調(diào)的安全飛行。在空間內(nèi)安裝多個無線模塊,構(gòu)成相互定位的固定錨點,定義了受控空域。每只機器鳥配備了一個無線電信標(biāo),給錨點發(fā)送信號,然后可以確定鳥的精確位置,錨點再將采集的數(shù)據(jù)傳回一臺中央主機,主機的功能就是一個導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)可用編程好的路徑來規(guī)劃和確定鳥的飛行線路。如果因為環(huán)境發(fā)生突發(fā)變化,如風(fēng)和高溫,造成有鳥偏離航線,機器鳥可自主介入,糾正飛行路線 – 無需任何人類飛行員的控制。無線電通信可實現(xiàn)位置感測,即使有障礙物或視線部分被阻擋。超寬帶無線電技術(shù)確保了安全而無干擾的飛行。

 

為內(nèi)部物流帶去新靈感

 

飛行器和GPS路由組成的智能網(wǎng)絡(luò)形成了一個3D導(dǎo)航系統(tǒng),可用在未來的互聯(lián)工廠內(nèi)。例如,通過精確定位材料和貨物,可改進工作流程,預(yù)測瓶頸。此外,自主飛行機器人可用于運輸材料,他們的飛行走廊可被用作優(yōu)化工廠內(nèi)空間的途徑。 

 

說明: 飛行器和GPS路由組成的智能網(wǎng)絡(luò)形成了一個3D導(dǎo)航系統(tǒng),可用在未來的互聯(lián)工廠內(nèi)。

 

說明: BionicSwift 在身體長度達到 44.5 厘米而翼展達到 68 厘米的情況下,重量只有42 克。輕盈的身姿讓機器鳥的飛行非常靈活、靈巧,能繞圈飛行和急轉(zhuǎn)彎。

 

說明: 這種貼近鳥類翅膀的復(fù)刻讓 BionicSwift 與之前的撲翼飛行器相比有著更好的飛行運動曲線。

 

 

關(guān)于費斯托

 

費斯托成立于1925年,是自動化技術(shù)和技術(shù)培訓(xùn)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先供應(yīng)商。公司總部位于德國埃斯林根,是一家獨立的家族企業(yè)。費斯托集團業(yè)務(wù)遍及全球200個行業(yè),為超過30萬的客戶提供領(lǐng)先的氣動和電驅(qū)動技術(shù)及全面解決方案。同時,F(xiàn)esto Didactic為全球超過4萬名客戶提供先進的工程培訓(xùn)設(shè)備及課程。Festo 集團在2018財年的銷售額達到32億歐元,在全球250個地區(qū)設(shè)立分支機構(gòu),員工總數(shù)達21,200 人。 8%的年銷售額用于研發(fā)領(lǐng)域的投資。

 

Festo在中國的業(yè)務(wù)始于1985年。目前在大中華區(qū)設(shè)有超過200個銷售辦公室和授權(quán)經(jīng)銷商網(wǎng)點。位于上海的亞太技術(shù)中心和大中華區(qū)解決方案中心為區(qū)域內(nèi)客戶提供定制產(chǎn)品和方案,在濟南的全球生產(chǎn)中心和中國物流中心、位于上海的華東配送中心、以及位于廣州的華南配送中心為提升中國市場供應(yīng)和服務(wù)提供保障。費斯托為中國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、電子和輕型裝配行業(yè),食品飲料包裝、水/污水處理以及生物技術(shù)/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)最具價值的工業(yè)自動化前沿解決方案。同時,F(xiàn)esto Didactic(教育培訓(xùn)部門)為大中華地區(qū)1000多家企事業(yè)單位、高校、職業(yè)院校與實訓(xùn)基地提供工業(yè)培訓(xùn)的整體解決方案——從實驗室建設(shè)到課程體系建設(shè),并能夠向我們的學(xué)員提供資格認證和就業(yè)指導(dǎo)。目前公司在中國有約2,100名員工。 

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