本刊记者亲身体验“Smart Bird”

国内光伏行业的盛会SNEC 2012不仅吸引了全球的瞩目，也引来了一只仿生智能飞鸟（Smart Bird）“飞”临上海国际博览中心，在2012年5月16~18日举行的第六届国际太阳能产业及光伏工程（上海）展览会上亮相。

从古代开始，人类对鸟类的飞行能力就非常向往。对于以前的梦想家、科学家和先锋飞行家们，飞行是当时最为向往的挑战，也是最刺激的冒险之一。赋予这只智能飞鸟 “生命”的是 Festo公司。该智能飞鸟的灵感来自于银鸥，可自主起飞、飞翔和着陆。Festo成功研制了能从技术上模拟鸟类飞行的智能飞鸟机器。该仿生鸟机器在能源和资源效率方面迈出了革命性的一大步。其中集成的耦合驱动功能对于混合驱动技术优化不仅是一种启发，更提供了非常好的先见性。

完善的运动机构

智能飞鸟的飞行由两种运动构成。首先是一个杠杆机构产生变形，从鸟身到翅尖逐步增加，从而带动翅膀上下拍打。其次，翅膀发生扭转，在向上飞时，翅膀前缘指向上方，翅膀形成一个正向迎角。翅膀由连接鸟身轴承的两段式臂翼梁、梯形关节和手翼梁组成。智能飞鸟通过拍打翅膀前进和爬升，功耗仅为25W，飞鸟总重约为450g，翼展2m。

智能飞鸟的臂翼产生拉升力，而梯形关节外的手翼提供推进力。臂翼和手翼上的梁为扭紧保持稳定。手翼末端的伺服马达实现主动扭转，通过翅膀外部筋靠着梁旋转整个翅膀。抬起翅膀时，伺服马达将手翼的末端移动形成一个正向迎角，通过翅膀拍打转变成负向迎角。这两个阶段中，扭角保持不变。通过这一系列的动作，能更好地利用周身外的气流产生推进力。鸟身中安装了电池、马达、传动机构、曲轴机构以及控制和反馈系统。电子系统精确控制着翅膀。除此之外，可实时设置和优化控制参数，确保飞行的稳定性以及安全性。

智能飞鸟只要上下拍打翅膀，就可自主起飞、飞翔和着陆。飞鸟的翅膀不仅可上下拍打，还可以受控的方式扭转（通过主动关节式扭转驱动单元实现）。该扭转驱动单元组合了复杂的控制单元，飞行时机电效率可达45%。飞鸟翅膀的主动扭转无需额外的驱动辅助，有助于实现最高80%的空气动力效率。飞鸟的翅膀在几微妙时间内就可完成拍打和扭转过程，优化翅膀周围的气流。智能飞鸟外部没有任何旋转部件，所以不会对人造成伤害。

运用到实际应用中

智能飞鸟真正集大成于一身。其集成的机电和控制系统将许多不同的解决方案组合到了独一无二的飞行机器中。该智能飞鸟集成了智能机电和电缸技术、流体机械的新发现成果、智能控制和反馈控制系统以及状态监控系统。不仅技术稳定，而且还可将获得的知识运用到实际应用中。

自1925年成立以来，Festo公司始终致力于开发引领市场的产品和技术。目前，集团业务遍及全球200个行业，为超过30万的客户提供领先的气动和电驱动技术及全面解决方案。公司每年将德国子公司销售额的9%投入研发工作，并保持每年向市场推出近百种新产品。Festo在全球范围内拥有约2900项专利。

随着绿色节能成为各行业发展的重要课题，Festo通过独树一帜的“仿生学习系统”从大自然获取灵感，近几年都在开发相关产品，比如得到业界认可的自适应爪手DHDG。智能飞鸟符合空气动力学的轻量化结构设计，其一体化结构给自动化技术的节能和轻量化设计带来了启发。智能飞鸟中用于直线和旋转动作的耦合驱动技术可用于水力发电机（即所谓的翼冲程发电机）以及过程自动化中的新型驱动器，开创了自动化技术的新方法和解决方案。