從自然界中發現雙翼的靈感

仿生(shēng)學習網絡 — 飛行(xíng)家(jiā)族

       飛行(xíng)是人(rén)類古老的夢想之一。它們向我們展示的各種各樣的飛行(xíng)方式，總是讓我們對他們的所驚歎。在仿生(shēng)學習網絡中，飛行(xíng)也是永恒的話(huà)題。多(duō)年以來(lái)，費斯托與高(gāo)校(xiào)、研究機構和(hé)研發企業合作(zuò)，借鑒自然界的基本科學原理(lǐ)，打造了衆多(duō)研究載體(tǐ)。仿生(shēng)學家(jiā)們先是注意到了蝠鲼的胸鳍。蝠鲼雖生(shēng)活在水(shuǐ)中，但(dàn)當它遊動時(shí)，胸鳍卻如同翅膀一般上(shàng)下拍打。。2007年，我們将這一原理(lǐ)應用于Air_ray  中。這種人(rén)造鳍片采用氣流優化式設計(jì)，可(kě)提高(gāo)空(kōng)氣動力效率，同時(shí)翅膀可(kě)以靈活扭轉，确保全部力量可(kě)以*得(de)到發揮。一台伺服電(diàn)機沿縱向交替驅動兩個(gè)側翼，使羽翼上(shàng)下擺動。另一個(gè)伺服電(diàn)機驅動拍打着的翅膀沿橫向軸旋轉，由此操控 Air_ray 向後移動。憑借Fin Ray Effect® 輕巧的設計(jì)，氦氣的浮力與拍打翅膀産生(shēng)的驅動力，Air_ray能如同蝠鲼在水(shuǐ)中遊動一樣在空(kōng)氣中移動。

      2009 年開(kāi)發的 AirPenguin 也采用了類似原理(lǐ)。它們運用的飛行(xíng)技(jì)術(shù)與其生(shēng)物樣闆的遊動技(jì)巧類似。被動扭轉翅膀可(kě)産生(shēng)正向與反向推力。AirPenguin 是第三組可(kě)以自主飛行(xíng)的産品，它們漂浮于空(kōng)間(jiān)內(nèi)，空(kōng)間(jiān)範圍由超聲波發射站(zhàn)進行(xíng)監控。這些(xiē)“企鵝”可(kě)在這一空(kōng)間(jiān)內(nèi)自由移動。微控制(zhì)器(qì)使這些(xiē)“企鵝”可(kě)以自主地或根據特定規則探索這一空(kōng)間(jiān)。

 從水(shuǐ)下延伸到天空(kōng)
        2011 年，我們在此基礎上(shàng)解碼了鳥類飛行(xíng)的秘密，并研發出了 SmartBird。該仿生(shēng)設計(jì)受銀鷗的啓發，無需外力驅動即可(kě)進行(xíng)自主啓動、飛行(xíng)和(hé)降落。其翅膀不僅可(kě)以上(shàng)下拍打，而且能以特定方式扭轉。該設計(jì)中有(yǒu)一個(gè)活動的關節扭轉驅動裝置，可(kě)通(tōng)過一系列複雜原理(lǐ)實現高(gāo)效驅動。通(tōng)過連續診斷确保安全飛行(xíng)。SmartBird 飛行(xíng)時(shí)，翅膀位置、翅膀扭轉情況或電(diàn)池狀态等數(shù)據均由軟件記錄下來(lái)和(hé)實時(shí)驗證。

蜻蜓的飛行(xíng)技(jì)巧
蜻蜓的飛行(xíng)方式更為(wèi)複雜。其飛行(xíng)特性十分*：它可(kě)以沿所有(yǒu)空(kōng)間(jiān)方向飛行(xíng)、在空(kōng)中保持靜止且緩緩滑翔而*不用拍打翅膀。蜻蜓的兩對翅膀活動時(shí)互不影(yǐng)響，使其可(kě)以突然停止或轉向，在短(duǎn)時(shí)間(jiān)內(nèi)加速，甚至是向後飛行(xíng)。
2013 年，我們的仿生(shēng)團隊根據這些(xiē)高(gāo)度複雜的性能開(kāi)發出了一款超輕型飛行(xíng)器(qì)，即 BionicOpter。
*将直升機、引擎飛機和(hé)滑翔機這三種飛機的飛行(xíng)方式彙聚于一個(gè)機型 通(tōng)過控制(zhì)拍打頻率和(hé)每個(gè)翅膀的旋轉，我們可(kě)以根據方向和(hé)推力強度分别對四個(gè)翅膀進行(xíng)調整。遠程操控蜻蜓飛行(xíng)器(qì)到達所在空(kōng)間(jiān)內(nèi)的幾乎各個(gè)角落。

集體(tǐ)飛行(xíng)
2015 年，Festo 通(tōng)過 eMotionButterflies 在輕型結構和(hé)微型化方面又邁近了一步，每隻仿生(shēng)蝴蝶的重量隻有(yǒu) 32 克。
為(wèi)了盡可(kě)能地複制(zhì)自然生(shēng)物樣闆的飛行(xíng)，eMotionButterflies 配備了高(gāo)度集成的機載電(diàn)子設備。它們可(kě)以獨立地控制(zhì)各個(gè)機翼，實現快速移動。安裝在空(kōng)間(jiān)內(nèi)的十台攝像機通(tōng)過紅外标記感測這些(xiē)“蝴蝶”的位置， 然後将位置數(shù)據傳輸至中央控制(zhì)主機，協調蝴蝶的運動。

在限定的空(kōng)間(jiān)內(nèi)進行(xíng)半自主地飛行(xíng)
仿生(shēng)工程師(shī)進一步開(kāi)發了智能網絡系統，并在 2018 年漢諾威工業博覽會(huì)上(shàng)展出了 BionicFlyingFox。
通(tōng)機載電(diàn)子設備和(hé)外部攝像機系統的配合使用，FlyingFox 可(kě)進行(xíng)半自主飛行(xíng)。可(kě)使人(rén)工仿生(shēng)蝙蝠以2.28米的翼展從空(kōng)中飛過。它擁有(yǒu)富有(yǒu)彈性的翼膜，從兩翼一直延伸至後肢。該翼膜為(wèi)專門(mén)研制(zhì)，由一塊氨綸織物和(hé)氣密薄膜組成，通(tōng)過選擇性焊接緊密地焊接在一起。織物呈蜂窩結構，因此即便輕微受損，BionicFlyingFox 也能夠繼續飛行(xíng)。