推荐 | 深度解密Festo最新发布的三款仿生机器人

自然界的各种生物都有其独特的本领，才能在复杂的环境中生存下来，比如蚁群的组织协调能力，蝴蝶飞行中互相通信的能力。不过，德国的自动化公司Festo的研究人员却从它们身上得到灵感，在日前的汉诺威工业博览会上展出了新设计的三款仿生机器人。 Festo公司的三件产品是蚂蚁机器人、蝴蝶机器人和依照变色龙舌头制作的机械手臂。而设计它们的目的是为了解决机器人执行任务过程中出现的协调和组织难题。 “通过这些产品，我们希望展示创新的概念如何促进未来的工作，自然界的科学原理如何提高生产”，Festo公司的发言人表示。

BionicANT模拟蚂蚁的团队精神

蚂蚁机器人的灵感源自蚁群内的等级化和组织性，它们能够根据共同目标行动的蚂蚁机器人，模仿真实蚂蚁的合作行为，让它们完成个体无法胜任的工作，比如，移动大块物件。“以它们的自然原型为榜样，这些仿生蚂蚁根据清晰规则，共同协作。他们彼此交流，相互合作，共同行动。这些智能蚂蚁证明了作为部件的个体如何能够通过网络系统合作，完成复杂的任务。”，发言人说。

目前，公司生产了至少12只蚂蚁机器人。蚂蚁机器人长 13.5厘米，重约 105 克，主体由激光烧结（3D 打印）而成，头部安装有 3D 立体相机，触须可作为充电装置使用。其身体下方的光感器（类似鼠标）识别地面红外线标记进行方向导航，自带相机也可对地标定位。环绕身体的条纹，并不是装饰，而是3D打印上去的电路。胸部内置了一个光电鼠标传感器以便位置追踪。蚂蚁肢体是六个压电陶瓷驱动器（actuator ），能够实现快速、精确地弯曲，并让蚂蚁保持步伐紧凑，非常节能。当前，将压电陶瓷驱动器应用到如此微小机器人的很罕见。

发言人表示，蚂蚁机器人的通信网络使它们从上一级控制系统获得指令的同时，还能互相协作。就如一群蚂蚁，不仅可以步调一致地行动，而每一只仍有自主性。这项技术的运用就能满足顾客的个性化需求。

他们如何协同行动的呢？蚂蚁的眼睛，其实是一部摄像头的两部分， 根据摄像头提供的空间信息，蚂蚁移动位置、锁定并抓任务目标。 他们像「 千禧一代」一样，进行无线交流，同时，地板上的传感器也帮助他们「体察」周围环境。 值得一提的是，Festo首次借助MID（模塑互联设备技术）打造出微型机器人,3D-MID技术可以在长度仅为13.5厘米的蚂蚁上实现所有机械与电子功能，并相互精准匹配。对于Festo而言，这种技术为未来自动化技术以及未来生产系统应用提供了巨大潜力。

eMotionButterflies学习蝴蝶的飞行通讯

Festo 公司以生物为灵感制造的飞行机器人已经有不少，eMotionButterflies 算是其中最漂亮的一种。每只 eMotionButterflies 仿生蝴蝶都是自主的，独立的可操控翅膀实现自我引导飞行。 蝴蝶机器人同样模拟了蝴蝶间的协作。一台主机就像机场的空管人员，为每一只蝴蝶机器人安排飞行线路。其原理是，在特定空间内，借助红外摄像机对蝴蝶进行实时感测定位，摄像机将位置数据传输至计算机以调整蝴蝶的运动轨迹，避免碰撞。 仿生蝴蝶展翼长度 50厘米，身体重量仅为32克，双翼各配备微型电动机驱动。其翅膀每秒摆动 1到2 次，一次充电 15 分钟可飞行 3到4 分钟，速度可达 2.5 米/秒。 除此之外，每只仿生蝴蝶还配备有惯性测量装置，加速度计，陀螺仪，指南针以及两个 90 毫安时锂电池。罗列的装置很多，但 eMotionButterflies 外观上跟真正的蝴蝶十分相似，飘逸灵动的飞行姿态更让人啧啧称奇。

仿生蝴蝶飞行过程中运用到技术其实并不难理解，在特定空间内借助红外摄像机对蝴蝶进行实时感测定位，摄像机将位置数据传输至计算机以调整蝴蝶的运动轨迹，避免碰撞。 “虽然不能期望我们的蝴蝶马上就能在工厂里飞来飞去，但它们之间的通信网络将来可运用于工厂生产的后勤组织和监控系统”，Festo公司发言人表示。

FlexShapeGripper仿照变色龙捕食技术

一般来说人们根据要夹起的特定形状来设计机器手夹头，对于规格统一的流水线作业来说，这样就够用了。但是如果是垃圾回收这种灵活性更大的情况下，要如何让机器手捡起各种不同形状的垃圾进行分类再利用呢？一个能够飞快捡起易拉罐、玻璃盘、塑料瓶盖、回形针的机器手你能想象么？

FlexShapeGripper是一款采用硅胶袋内填充流体设计而成的夹头，取代了传统的机械爪。 按照变色龙舌头制作的机械手臂，模拟了变色龙捕猎时的技能。它是一个带有硅胶头的机械手臂，硅胶头可以用作吸盘，抓取任何物体，包括平放在桌面上的卡片。

这样的功能可以在车间里代替手工操作机器来处理体积较小的物件。发言人说，“手臂能抓起不同形状的物体。而且一次能抓好几个……它可以用来对付那些琐碎费时的工作，甚至在打扫房间时把物品放回原位”。 FlexShapeGripper能够抓起各种形状的物体也是沿用了变色龙舌头的这种变形能力。通过富有弹性的硅胶帽，夹头能够一次夹起好几个物体，再同时放至别处，不需要手动更换。

机械手小到小小的滚珠轴承，大到带把手的咖啡杯无所不能抓取，甚至连眼镜这类精巧物体也手到擒来。和即便电力耗光也能维持显示内容的电子墨水技术一样，这款夹头只要夹住物体，无需额外提供电力也能维持抓握，无疑减少了了机器手的能耗，对工厂来说是不错的消息。 其实以前也有类似FlexShapeGripper的夹头，但是内部填充的是小颗粒。而Festo的硅胶夹头内部填充的是水以及空气。 一旦投入实际生产中，这款夹头可以完成各类工作。功能的整合是未来系统和元件适应不同产品和情境的可能性出路。 Festo公司的发言人还特别强调，本次展示的仿生机器人显示了工业自动化的发展方向。机器人除了服从中央计算机的指令，还要能单独地执行任务。“每一个个体在做好自己工作的同时，还要明白同伴在做什么”。