仿生學習網(wǎng)絡 — 飛行家族

       飛行是人類古老的夢想之一。它們向我們展示的各種各樣的飛行方式，總是讓我們對他們的所驚嘆。在仿生學習網(wǎng)絡中，飛行也是永恒的話題。多年以來，費斯托與高校、研究機構和研發(fā)企業(yè)合作，借鑒自然界的基本科學原理，打造了眾多研究載體。仿生學家們先是注意到了蝠鲼的胸鰭。蝠鲼雖生活在水中，但當它游動時，胸鰭卻如同翅膀一般上下拍打。。2007年，我們將這一原理應用于Air_ray  中。這種人造鰭片采用氣流優(yōu)化式設計，可提高空氣動力效率，同時翅膀可以靈活扭轉，確保全部力量可以*得到發(fā)揮。一臺伺服電機沿縱向交替驅(qū)動兩個側翼，使羽翼上下擺動。另一個伺服電機驅(qū)動拍打著的翅膀沿橫向軸旋轉，由此操控 Air_ray 向后移動。憑借Fin Ray Effect® 輕巧的設計，氦氣的浮力與拍打翅膀產(chǎn)生的驅(qū)動力，Air_ray能如同蝠鲼在水中游動一樣在空氣中移動。

      2009 年開發(fā)的 AirPenguin 也采用了類似原理。它們運用的飛行技術與其生物樣板的游動技巧類似。被動扭轉翅膀可產(chǎn)生正向與反向推力。AirPenguin 是第三組可以自主飛行的產(chǎn)品，它們漂浮于空間內(nèi)，空間范圍由超聲波發(fā)射站進行監(jiān)控。這些“企鵝”可在這一空間內(nèi)自由移動。微控制器使這些“企鵝”可以自主地或根據(jù)特定規(guī)則探索這一空間。

 從水下延伸到天空
        2011 年，我們在此基礎上解碼了鳥類飛行的秘密，并研發(fā)出了 SmartBird。該仿生設計受銀鷗的啟發(fā)，無需外力驅(qū)動即可進行自主啟動、飛行和降落。其翅膀不僅可以上下拍打，而且能以特定方式扭轉。該設計中有一個活動的關節(jié)扭轉驅(qū)動裝置，可通過一系列復雜原理實現(xiàn)高效驅(qū)動。通過連續(xù)診斷確保安全飛行。SmartBird 飛行時，翅膀位置、翅膀扭轉情況或電池狀態(tài)等數(shù)據(jù)均由軟件記錄下來和實時驗證。

蜻蜓的飛行技巧
蜻蜓的飛行方式更為復雜。其飛行特性十分*：它可以沿所有空間方向飛行、在空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互不影響，使其可以突然停止或轉向，在短時間內(nèi)加速，甚至是向后飛行。
2013 年，我們的仿生團隊根據(jù)這些高度復雜的性能開發(fā)出了一款超輕型飛行器，即 BionicOpter。
*將直升機、引擎飛機和滑翔機這三種飛機的飛行方式匯聚于一個機型 通過控制拍打頻率和每個翅膀的旋轉，我們可以根據(jù)方向和推力強度分別對四個翅膀進行調(diào)整。遠程操控蜻蜓飛行器到達所在空間內(nèi)的幾乎各個角落。

集體飛行
2015 年，F(xiàn)esto 通過 eMotionButterflies 在輕型結構和微型化方面又邁近了一步，每只仿生蝴蝶的重量只有 32 克。
為了盡可能地復制自然生物樣板的飛行，eMotionButterflies 配備了高度集成的機載電子設備。它們可以獨立地控制各個機翼，實現(xiàn)快速移動。安裝在空間內(nèi)的十臺攝像機通過紅外標記感測這些“蝴蝶”的位置， 然后將位置數(shù)據(jù)傳輸至中央控制主機，協(xié)調(diào)蝴蝶的運動。

在限定的空間內(nèi)進行半自主地飛行
仿生工程師進一步開發(fā)了智能網(wǎng)絡系統(tǒng)，并在 2018 年漢諾威工業(yè)博覽會上展出了 BionicFlyingFox。
通機載電子設備和外部攝像機系統(tǒng)的配合使用，F(xiàn)lyingFox 可進行半自主飛行。可使人工仿生蝙蝠以2.28米的翼展從空中飛過。它擁有富有彈性的翼膜，從兩翼一直延伸至后肢。該翼膜為專門研制，由一塊氨綸織物和氣密薄膜組成，通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(xù)飛行。