神奇！超逼真仿生雨燕機器人，僅42克翼展68厘米，能自主導航飛行

編 | 信儀

導語(yǔ)：抬頭看見(jiàn)仿生雨燕成群結隊盤(pán)旋，低頭有移動(dòng)機器人遞來(lái)圍巾，Fasto的仿生黑科技也有實(shí)用的了！

智東西7月6日消息，近日，據Festo官方消息稱(chēng)，這家專(zhuān)門(mén)產(chǎn)出黑科技的德國自動(dòng)化公司，又制造出了兩種新型仿生機器人，分別是仿生雨燕Bionic Swift和帶有氣動(dòng)抓手的仿生移動(dòng)機器人Bionic Mobile Assistant。

這家公司的神奇之處在于，他們會(huì )以大自然為設計靈感，生產(chǎn)出各種異常逼真的仿生機器人。比如，今天要提到的仿生雨燕Bionic Swift就是Festo的研發(fā)人員從飛燕身上汲取靈感，研發(fā)出了更加輕薄、更像鳥(niǎo)羽毛的飛行機器人羽翼。

▲仿生雨燕Bionic Swift

一、 人造羽毛使仿生雨燕體態(tài)輕至42克、飛行更自如

仿生雨燕Bionic Swift并不是Festo開(kāi)發(fā)的第一批飛行機器人，此前的仿生狐蝠、仿生鴿子都是Feato從自然飛行模式中汲取靈感研發(fā)飛行機器人的代表。此外，這家公司還曾展示過(guò)他們研發(fā)的螞蟻機器人、電動(dòng)蝴蝶、能跳躍的袋鼠機器人、蜘蛛機器人、能飛的企鵝和水母等多樣的仿生機器人。

▲螞蟻機器人和電動(dòng)蝴蝶

▲袋鼠機器人和狐蝠機器人

▲能飛的企鵝和水母

而與之前不同的是，仿生雨燕憑借著(zhù)輕量化的結構開(kāi)啟了Festo飛行機器人的新篇章。

仿生雨燕身長(cháng)44.5厘米，機翼展開(kāi)后長(cháng)68厘米，而每只雨燕的整體重量只有42克，其中6克是電池的重量，此外還需要一臺電機控制機翼，以及另外兩臺電機來(lái)驅動(dòng)飛行和進(jìn)行轉向。仿生雨燕的飛行時(shí)間很穩定，但目前只能飛行7分鐘。

為了將仿生雨燕的飛行呈現得更加逼真，Festo以真實(shí)的羽毛為模型，用柔軟而又堅固的泡沫制成超輕薄片，以疊瓦片的方式制成雨燕的翅膀，通過(guò)纖維套筒將機器鳥(niǎo)的翅膀和身體連接在一起。

▲仿生雨燕以超輕薄片制成的翅膀

在仿生雨燕向上沖程的時(shí)候，單個(gè)羽毛的薄片會(huì )扇出，以便空氣可以在翅膀中流過(guò)。這意味著(zhù)仿生雨燕只需要較少的動(dòng)力就可以將翅膀拉起。

▲仿生雨燕飛行

在向下俯沖的時(shí)候，雨燕的翅膀葉片會(huì )關(guān)閉，因而可以減小飛行的阻力。雨燕機器人的機翼更貼合自然，因此這一仿生雨燕的飛行性能要比以往通過(guò)驅動(dòng)器提供動(dòng)力飛行的機器人更好。

仿生雨燕是通過(guò)基于無(wú)線(xiàn)電的室內GPS來(lái)確定飛行方向的，憑借這樣的系統才能保證5只仿生雨燕可以在既定的空中區域自主協(xié)調運動(dòng)，并且不會(huì )相撞。

▲室內GPS保證雨燕群正常飛行

二、氣動(dòng)抓手2.0有113個(gè)嵌入傳感器還配有相機

仿生移動(dòng)機器人Bionic Mobile Assistant可以自主移動(dòng)，并且由于搭載了預先經(jīng)過(guò)數據增強訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，它還可以獨立識別物體，并且能自主抓取物體并與操作人員協(xié)作，因此這種機器人非常適合充當人類(lèi)的助手。

▲仿生移動(dòng)機器人Bionic Mobile Assistant

這個(gè)仿生移動(dòng)機器人由三個(gè)子系統組成：球形可移動(dòng)底座、機械臂（Dyna Arm）以及一種被稱(chēng)為Bionic Soft Hand 2.0的氣動(dòng)抓手。

從重量上來(lái)看，機械臂的DoF（自由度）為4，有效載荷為8千克。但這一整個(gè)機械臂的重量還不到8千克，包括電動(dòng)機、齒輪箱、電動(dòng)機控制電子裝置、傳感器在內的每個(gè)電動(dòng)機組件都僅重1千克。

而氣動(dòng)抓手的靈感來(lái)自于人類(lèi)的手，并且是對Festo在2019年推出的Bionic Soft Hand的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

▲B(niǎo)ionic Mobile Assistant的手指像人的手指一樣可以彎曲

Bionic Soft Hand 2.0在緊湊的空間內集成了微型閥技術(shù)、傳感器、電子元件和機械元件。手指由彈性波紋管結構組成，其中含有氣腔，而手掌的表面包裹的是一層具有113個(gè)嵌入式傳感器的，結實(shí)并且可彎曲的織物。這一系列的設計使得氣動(dòng)抓手同時(shí)具備輕量化、自適應、敏感性的特點(diǎn)，同時(shí)還能保持強有力的抓取能力。

▲手掌表面的113個(gè)嵌入式傳感器

除了覆蓋了觸覺(jué)傳感器，Bionic Soft Hand 2.0的手腕內部還安置了一個(gè)相機，以此來(lái)通過(guò)視覺(jué)檢測物體。通過(guò)使用這個(gè)相機，機器人手掌就可以檢測分辨和抓取不同的物體了。

▲B(niǎo)ionic Soft Hand 2.0的手腕內部的相機

相較于Festo其他的仿生機器人來(lái)說(shuō)，這款移動(dòng)機器人更具有實(shí)用性。憑借著(zhù)可以自主移動(dòng)、獨立識別物體、自適應抓取的能力，這一仿生移動(dòng)機器人未來(lái)或許可以充當服務(wù)機器人、組裝幫手，甚至還可以幫助人類(lèi)進(jìn)入危險的工作區域工作。

▲B(niǎo)ionic Mobile Assistant可以精準抓取圍巾

結語(yǔ)：Festo協(xié)調實(shí)用功能，不再是黑科技“花瓶”

很多人之所以喜歡Festo，是因為他們每年都會(huì )投入時(shí)間和金錢(qián)從不同的生物上汲取靈感，研發(fā)出一些逼真、有趣甚至炫酷的機器人。這些機器人的功能普遍很強大，但實(shí)用性卻有限。

但是Festo這次新展示出來(lái)的兩款新的仿生機器人卻有一些不同。仿生雨燕從質(zhì)變上轉變了飛行機器人機翼的制造方式，通過(guò)葉片的設計減輕重量、調整受力。移動(dòng)機器人的抓取和移動(dòng)功能在未來(lái)甚至可以直接充當人類(lèi)助手進(jìn)行抓取、運送等基礎項目，配合人類(lèi)工作。由此看來(lái)，Festo這個(gè)做電鋸起家的德國氣動(dòng)元件廠(chǎng)商在仿生機器人方面的造詣?dòng)诌M(jìn)了一步。

消息來(lái)源： IEEE Spectrum、Tech Crunch