
费斯托利用鸟类飞行原理研发出了智能飞鸟
费斯托从大自然中汲取灵感,成功解读鸟类飞行的秘密,并利用仿生学习网络转化为现实技术,研发了智能飞鸟,是功能集成、高效利用资源和轻量化结构的极佳体现。
受到银鸥和象鼻子的启发,费斯托在自动化能效和轻量化设计方面取得了新的成就。
银鸥和象鼻子跟自动化技术有什么联系呢?Festo 从大自然中汲取灵感,并由仿生学习网络转化为现实的技术。通过智能飞鸟,Festo 的工程师成功解密了鸟类飞行的秘密,在自动化技术领域取得了突破性的成就。
人类最古老的梦想之一就是能像鸟一样在天空中自由自在地翱翔,从空中俯瞰整个世界。鸟类飞行本身也是非常奇妙的。通过翅膀肌肉的力量,鸟儿就能飞离地面并在空中飞翔,翅膀产生足够的推进力克服空气阻力,无需旋转身体的任何一部分就可进行各种飞行运动。大自然的造化使得鸟儿能将起飞和推进结合在一起。鸟类在空中不断自主测量、控制和调整飞行运动,只是为了生存下去。为此,鸟类会使用自己的感觉器官。
鸟儿如何能在空中飞翔,以前一直是个谜。许多科学家前赴后继想破解这个秘密,但都失败了。Festo 的研究团队在2011年成功破解了这个秘密。研究团队解密的关键就在于智能飞鸟与先前拍打翅膀的机械设计完全不同的独特运动方式,智能飞鸟具有超轻量化的结构和强大的力量,能够自主起飞、飞行和着陆。
智能飞鸟能像真正的银鸥那样在空中飞行和翱翔,无需额外的驱动机构。其翅膀不仅能上下拍打,而且可以特定角度扭转。这是因为采用了主动关节式扭转驱动单元,与复杂的控制系统组合,在飞行中实现了史无前例的效率。Festo 首次成功地在智能飞鸟中实现了节能。
在开发智能飞鸟的过程中,工程师们充分利用了自己丰富的经验和创新能力。从仿生学习项目空中水母和水中企鹅中获得的经验被融入到智能飞鸟的研制过程中。开发团队执着地想制造出仅靠拍打翅膀就能自主起飞、飞行和着陆的人工鸟:作为气动技术领域的跨国企业,Festo掌握着先进的气流技术。在最新一代气缸和阀的开发和生产过程中,致力于实现自动化技术中对气流使用的优化和效率提升。
智能飞鸟最与众不同的特性是其可主动扭转的翅膀,免去了加装起飞装置。智能飞鸟项目的目标是利用最轻的重量结合、能实现起飞和推进的双翅以及集成在躯干和尾翼中的飞行控制单元来实现整体在资源和能源消耗方面的效率。其他要求包括优异的空气动力学设计、大推进功率密度以及飞行器的最佳灵活性,最终创造出完整的智能生物机电系统。
在实际运用中,该系统以节能方式运行:按照设计要求,推进和起飞只能靠拍打翅膀来实现,同时功耗控制在23W左右。智能飞鸟的总重量约为450g,翼展2m。经测量表明,机电效率系数约为45% ,空气动力效率系数高达80%。智能飞鸟是功能集成、高效利用资源和轻量化结构的最佳体现,优化利用了空气动力学,为未来的气缸和阀产品提供了更多优化的动力和启发。
智能飞鸟中的电子元件可确保精确控制鸟翼;此外,可调节扭转控制参数,并可在飞行中实时进行调节。翅膀的拍打和扭转被控制在几微秒内完成,优化翅膀周身的气流。智能飞鸟外部没有旋转部件,因此不可能对人造成伤害。飞鸟将进一步实现仿生抓取助手中具有重要作用的特性:人机交互。仿生抓取助手和智能飞鸟对操作人员不会造成伤害。智能飞鸟是Festo有望转化成为实际应用的未来技术之一,可应用于能源领域的冲程翼发电机以及过程自动化中的驱动器。
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