Festo仿生技術(shù)有助于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的升級

（文章來源：費(fèi)斯托）

在Festo，自然和技術(shù)是一個不可分割的整體。自20世紀(jì)90年代初以來，F(xiàn)esto在仿生學(xué)領(lǐng)域投入了大量精力，回顧Festo 25年的企業(yè)仿生學(xué)歷史，是一個研究自然的時代，一個豐富經(jīng)驗的時代，一個自動化領(lǐng)域技術(shù)飛速發(fā)展的時代。Festo 與多所著名高校、研究所和研發(fā)公司聯(lián)手，致力于將自然基本原理應(yīng)用到自動化技術(shù)領(lǐng)域。

仿生水母是一個高度集成的輕量化模型，由一個透明的半球、一個中央防水機(jī)身以及八條用于推進(jìn)的觸手組成。仿生水母的透明半球內(nèi)安裝了環(huán)形控制板，集成了光電、壓力和無線電傳感器。通過處理器監(jiān)控推進(jìn)方向。防水機(jī)身位于仿生水母的中心，里面安裝了中央電驅(qū)動單元、兩塊鋰電池和旋轉(zhuǎn)盤的伺服電機(jī)。電驅(qū)動單元可以驅(qū)動防水機(jī)身頂部和底部安裝的兩個傳動盤，并由傳動盤上的菱形關(guān)節(jié)帶動水母的八只觸手運(yùn)動。

仿生水母有智能化的自適應(yīng)機(jī)構(gòu)，集成了通信和傳感器技術(shù)以及實(shí)時診斷功能，實(shí)現(xiàn)多個水母在有限空間內(nèi)的協(xié)調(diào)集體行為。每個水母自主確定推進(jìn)系統(tǒng)方向的下一步取決于電池電量的狀態(tài)以及與其他水母的距離。通過一個應(yīng)用程序便可顯示并跟蹤每個水母的當(dāng)前狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時診斷。

從銀鷗中汲取靈感，利用從仿生學(xué)習(xí)項目“空中鰩魚”和“空中企鵝”中獲得的經(jīng)驗， Festo首次解密鳥類飛行原理，成功地將高能效的技術(shù)與自然模型相結(jié)合。本次大會，智能飛鳥將再次來到中國北京，與現(xiàn)場觀眾們親密互動。自然界中沒有浪費(fèi)，所有能量使用都最大化。智能飛鳥的外形和輕量化碳纖維結(jié)構(gòu)經(jīng)過優(yōu)化，是運(yùn)動節(jié)能和節(jié)省材料使用的典范。僅通過怕打翅膀就能前進(jìn)和爬升，功耗僅為25瓦。它是一種高性能、超輕型飛行模型，總重量約為450克，翼展2米。

鳥類飛行的奧秘在于鳥翼的主動扭轉(zhuǎn)。主動扭轉(zhuǎn)將空氣動力效率從 30％（被動扭轉(zhuǎn)）提高到了 80％。智能飛鳥與眾不同的特性就在于它的翅膀可主動扭轉(zhuǎn)，無需使用額外爬升裝置，僅憑撲翼便可進(jìn)行自主起飛、飛行、滑翔和降落， 具有優(yōu)秀的空氣動力學(xué)性能和最大的飛行靈活性。

由于關(guān)節(jié)式主動扭轉(zhuǎn)驅(qū)動需要拍打動作和扭轉(zhuǎn)動作精確協(xié)調(diào)，因此受到不間斷全方位監(jiān)控。智能飛鳥的軀干中安裝了電池、馬達(dá)、傳動機(jī)構(gòu)、曲軸機(jī)構(gòu)以及控制和調(diào)節(jié)性電子元件。通過雙向無線電通信傳送（即 ZigBee 協(xié)議）電池電量、功耗和操作員的輸入數(shù)據(jù)等工作參數(shù)，以便監(jiān)控翅膀的位置和扭轉(zhuǎn)。在飛行過程中，不僅可以持續(xù)記錄智能飛鳥的翅膀位置和扭轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，還可以實(shí)時調(diào)整并優(yōu)化扭轉(zhuǎn)控制參數(shù)，從而確保飛行的穩(wěn)定性，保證飛行的安全。

受到仿生成果技術(shù)轉(zhuǎn)化的啟發(fā)，F(xiàn)esto早在過去就已經(jīng)開發(fā)了得到行業(yè)認(rèn)可的產(chǎn)品，更注重節(jié)能和節(jié)省資源。我們正試圖將能源效率和輕質(zhì)結(jié)構(gòu)等方面的知識應(yīng)用到 Festo 或客戶的產(chǎn)品上，為合作伙伴提供更高效的產(chǎn)品和解決方案。Festo已結(jié)合氣缸和直線電驅(qū)的優(yōu)勢開發(fā)了混合驅(qū)動器，實(shí)現(xiàn)了快速、高精度的直線電驅(qū)動器技術(shù)。智能飛鳥中用于直線和旋轉(zhuǎn)動作的耦合驅(qū)動技術(shù)可用于水力發(fā)電機(jī)（即所謂的翼沖程發(fā)電機(jī)）以及過程自動化中的新型驅(qū)動器。

自適應(yīng)抓手手指DHAS的設(shè)計基于魚尾鰭令人驚嘆的行為特性。如果按壓鰭片的側(cè)面，尾鰭會朝壓力點(diǎn)彎曲，而不是遠(yuǎn)離壓力點(diǎn)。開發(fā)人員通過兩個利用中間橋板相互連接的柔性聚氨酯膠帶，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了魚鰭效應(yīng)FinRay Effect?。無論是平行還是居中排列：抓手手指堅固且柔性，可在抓取時輕松適應(yīng)工件的外形，進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。這樣可以輕柔且牢固地抓住具有不規(guī)則表面的易損物體。DHAS已經(jīng)在食品工業(yè)中得到了應(yīng)用，如水果及蔬菜分類。

Festo于2006年建立了仿生學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，與知名大學(xué)、研究部門和小型創(chuàng)新公司合作。借助仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，F(xiàn)esto利用“仿生”方法解決自動化行業(yè)的問題。仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)與Festo教學(xué)培訓(xùn)部（Festo Didactic）的創(chuàng)新流程緊密相連，體現(xiàn)了我們對技術(shù)教育和培訓(xùn)的承諾。

除了精彩的仿生表演和互動，作為工業(yè)自動化領(lǐng)域的領(lǐng)先企業(yè)，F(xiàn)esto也將帶來最新的工業(yè)自動化應(yīng)用展示，包括氣動領(lǐng)域的革新產(chǎn)品，世界上首個由APP控制的閥，F(xiàn)esto數(shù)字控制終端VTEM；Festo能源效率解決方案；以及全新的數(shù)字化產(chǎn)品及行業(yè)解決方案。
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