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神奇!超逼真仿生雨燕机器人,仅42克翼展68厘米,能自主导航飞行

智东西(公众号:zhidxcom)

编 | 信仪

导语:抬头看见仿生雨燕成群结队盘旋,低头有移动机器人递来围巾,Fasto的仿生黑科技也有实用的了!

智东西7月6日消息,近日,据Festo官方消息称,这家专门产出黑科技的德国自动化公司,又制造出了两种新型仿生机器人,分别是仿生雨燕Bionic Swift和带有气动抓手的仿生移动机器人Bionic Mobile Assistant。

这家公司的神奇之处在于,他们会以大自然为设计灵感,生产出各种异常逼真的仿生机器人。比如,今天要提到的仿生雨燕Bionic Swift就是Festo的研发人员从飞燕身上汲取灵感,研发出了更加轻雹更像鸟羽毛的飞行机器人羽翼。

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▲仿生雨燕Bionic Swift

一、 人造羽毛使仿生雨燕体态轻至42克、飞行更自如

仿生雨燕Bionic Swift并不是Festo开发的第一批飞行机器人,此前的仿生狐蝠、仿生鸽子都是Feato从自然飞行模式中汲取灵感研发飞行机器人的代表。此外,这家公司还曾展示过他们研发的蚂蚁机器人、电动蝴蝶、能跳跃的袋鼠机器人、蜘蛛机器人、能飞的企鹅和水母等多样的仿生机器人。

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▲蚂蚁机器人和电动蝴蝶

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▲袋鼠机器人和狐蝠机器人

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▲能飞的企鹅和水母

而与之前不同的是,仿生雨燕凭借着轻量化的结构开启了Festo飞行机器人的新篇章。

仿生雨燕身长44.5厘米,机翼展开后长68厘米,而每只雨燕的整体重量只有42克,其中6克是电池的重量,此外还需要一台电机控制机翼,以及另外两台电机来驱动飞行和进行转向。仿生雨燕的飞行时间很稳定,但目前只能飞行7分钟。

为了将仿生雨燕的飞行呈现得更加逼真,Festo以真实的羽毛为模型,用柔软而又坚固的泡沫制成超轻薄片,以叠瓦片的方式制成雨燕的翅膀,通过纤维套筒将机器鸟的翅膀和身体连接在一起。

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▲仿生雨燕以超轻薄片制成的翅膀

在仿生雨燕向上冲程的时候,单个羽毛的薄片会扇出,以便空气可以在翅膀中流过。这意味着仿生雨燕只需要较少的动力就可以将翅膀拉起。

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▲仿生雨燕飞行

在向下俯冲的时候,雨燕的翅膀叶片会关闭,因而可以减小飞行的阻力。雨燕机器人的机翼更贴合自然,因此这一仿生雨燕的飞行性能要比以往通过驱动器提供动力飞行的机器人更好。

仿生雨燕是通过基于无线电的室内GPS来确定飞行方向的,凭借这样的系统才能保证5只仿生雨燕可以在既定的空中区域自主协调运动,并且不会相撞。

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▲室内GPS保证雨燕群正常飞行

二、气动抓手2.0有113个嵌入传感器还配有相机

仿生移动机器人Bionic Mobile Assistant可以自主移动,并且由于搭载了预先经过数据增强训练的神经网络,它还可以独立识别物体,并且能自主抓取物体并与操作人员协作,因此这种机器人非常适合充当人类的助手。

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▲仿生移动机器人Bionic Mobile Assistant

这个仿生移动机器人由三个子系统组成:球形可移动底座、机械臂(Dyna Arm)以及一种被称为Bionic Soft Hand 2.0的气动抓手。

从重量上来看,机械臂的DoF(自由度)为4,有效载荷为8千克。但这一整个机械臂的重量还不到8千克,包括电动机、齿轮箱、电动机控制电子装置、传感器在内的每个电动机组件都仅重1千克。

而气动抓手的灵感来自于人类的手,并且是对Festo在2019年推出的Bionic Soft Hand的进一步开发。

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▲Bionic Mobile Assistant的手指像人的手指一样可以弯曲

Bionic Soft Hand 2.0在紧凑的空间内集成了微型阀技术、传感器、电子元件和机械元件。手指由弹性波纹管结构组成,其中含有气腔,而手掌的表面包裹的是一层具有113个嵌入式传感器的,结实并且可弯曲的织物。这一系列的设计使得气动抓手同时具备轻量化、自适应、敏感性的特点,同时还能保持强有力的抓取能力。

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▲手掌表面的113个嵌入式传感器

除了覆盖了触觉传感器,Bionic Soft Hand 2.0的手腕内部还安置了一个相机,以此来通过视觉检测物体。通过使用这个相机,机器人手掌就可以检测分辨和抓取不同的物体了。

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▲Bionic Soft Hand 2.0的手腕内部的相机

相较于Festo其他的仿生机器人来说,这款移动机器人更具有实用性。凭借着可以自主移动、独立识别物体、自适应抓取的能力,这一仿生移动机器人未来或许可以充当服务机器人、组装帮手,甚至还可以帮助人类进入危险的工作区域工作。

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▲Bionic Mobile Assistant可以精准抓取围巾

结语:Festo协调实用功能,不再是黑科技“花瓶”

很多人之所以喜欢Festo,是因为他们每年都会投入时间和金钱从不同的生物上汲取灵感,研发出一些逼真、有趣甚至炫酷的机器人。这些机器人的功能普遍很强大,但实用性却有限。

但是Festo这次新展示出来的两款新的仿生机器人却有一些不同。仿生雨燕从质变上转变了飞行机器人机翼的制造方式,通过叶片的设计减轻重量、调整受力。移动机器人的抓取和移动功能在未来甚至可以直接充当人类助手进行抓娶运送等基础项目,配合人类工作。由此看来,Festo这个做电锯起家的德国气动元件厂商在仿生机器人方面的造诣又进了一步。

消息来源: IEEE Spectrum、Tech Crunch

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