Festo仿生技術有助于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的升級

（文章來源：費斯托）

在Festo，自然和技術是一個不可分割的整體。自20世紀90年代初以來，F(xiàn)esto在仿生學領域投入了大量精力，回顧Festo 25年的企業(yè)仿生學歷史，是一個研究自然的時代，一個豐富經(jīng)驗的時代，一個自動化領域技術飛速發(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用到自動化技術領域。

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、一個中央防水機身以及八條用于推進的觸手組成。仿生水母的透明半球內安裝了環(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)控推進方向。防水機身位于仿生水母的中心，里面安裝了中央電驅動單元、兩塊鋰電池和旋轉盤的伺服電機。電驅動單元可以驅動防水機身頂部和底部安裝的兩個傳動盤，并由傳動盤上的菱形關節(jié)帶動水母的八只觸手運動。

仿生水母有智能化的自適應機構，集成了通信和傳感器技術以及實時診斷功能，實現(xiàn)多個水母在有限空間內的協(xié)調集體行為。每個水母自主確定推進系統(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。通過一個應用程序便可顯示并跟蹤每個水母的當前狀態(tài)，實現(xiàn)實時診斷。

從銀鷗中汲取靈感，利用從仿生學習項目“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與自然模型相結合。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，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構經(jīng)過優(yōu)化，是運動節(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。主動扭轉將空氣動力效率從 30％（被動扭轉）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，無需使用額外爬升裝置，僅憑撲翼便可進行自主起飛、飛行、滑翔和降落， 具有優(yōu)秀的空氣動力學性能和最大的飛行靈活性。

由于關節(jié)式主動扭轉驅動需要拍打動作和扭轉動作精確協(xié)調，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、傳動機構、曲軸機構以及控制和調節(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。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數(shù)據(jù)，還可以實時調整并優(yōu)化扭轉控制參數(shù)，從而確保飛行的穩(wěn)定性，保證飛行的安全。

受到仿生成果技術轉化的啟發(fā)，F(xiàn)esto早在過去就已經(jīng)開發(fā)了得到行業(yè)認可的產品，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結構等方面的知識應用到 Festo 或客戶的產品上，為合作伙伴提供更高效的產品和解決方案。Festo已結合氣缸和直線電驅的優(yōu)勢開發(fā)了混合驅動器，實現(xiàn)了快速、高精度的直線電驅動器技術。智能飛鳥中用于直線和旋轉動作的耦合驅動技術可用于水力發(fā)電機（即所謂的翼沖程發(fā)電機）以及過程自動化中的新型驅動器。

自適應抓手手指DHAS的設計基于魚尾鰭令人驚嘆的行為特性。如果按壓鰭片的側面，尾鰭會朝壓力點彎曲，而不是遠離壓力點。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，在技術上實現(xiàn)了魚鰭效應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工件的外形，進行自動調節(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)中得到了應用，如水果及蔬菜分類。

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

除了精彩的仿生表演和互動，作為工業(yè)自動化領域的領先企業(yè)，F(xiàn)esto也將帶來最新的工業(yè)自動化應用展示，包括氣動領域的革新產品，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)字化產品及行業(yè)解決方案。
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