Festo的仿生技术将助力工业自动化控制的升级

（文章来源：费斯托）

在Festo，自然和技术是一个不可分割的整体。自20世纪90年代初以来，Festo在仿生学领域投入了大量精力，回顾Festo 25年的企业仿生学历史，是一个研究自然的时代，一个丰富经验的时代，一个自动化领域技术飞速发展的时代。Festo 与多所著名高校、研究所和研发公司联手，致力于将自然基本原理应用到自动化技术领域。

仿生水母是一个高度集成的轻量化模型，由一个透明的半球、一个中央防水机身以及八条用于推进的触手组成。仿生水母的透明半球内安装了环形控制板，集成了光电、压力和无线电传感器。通过处理器监控推进方向。防水机身位于仿生水母的中心，里面安装了中央电驱动单元、两块锂电池和旋转盘的伺服电机。电驱动单元可以驱动防水机身顶部和底部安装的两个传动盘，并由传动盘上的菱形关节带动水母的八只触手运动。

仿生水母有智能化的自适应机构，集成了通信和传感器技术以及实时诊断功能，实现多个水母在有限空间内的协调集体行为。每个水母自主确定推进系统方向的下一步取决于电池电量的状态以及与其他水母的距离。通过一个应用程序便可显示并跟踪每个水母的当前状态，实现实时诊断。

自然界中没有浪费，所有能量使用都最大化。智能飞鸟的外形和轻量化碳纤维结构经过优化，是运动节能和节省材料使用的典范。仅通过怕打翅膀就能前进和爬升，功耗仅为25瓦。它是一种高性能、超轻型飞行模型，总重量约为450克，翼展2米。

鸟类飞行的奥秘在于鸟翼的主动扭转。主动扭转将空气动力效率从 30％（被动扭转）提高到了 80％。智能飞鸟与众不同的特性就在于它的翅膀可主动扭转，无需使用额外爬升装置，仅凭扑翼便可进行自主起飞、飞行、滑翔和降落， 具有优秀的空气动力学性能和最大的飞行灵活性。

由于关节式主动扭转驱动需要拍打动作和扭转动作精确协调，因此受到不间断全方位监控。智能飞鸟的躯干中安装了电池、马达、传动机构、曲轴机构以及控制和调节性电子元件。通过双向无线电通信传送（即 ZigBee 协议）电池电量、功耗和操作员的输入数据等工作参数，以便监控翅膀的位置和扭转。在飞行过程中，不仅可以持续记录智能飞鸟的翅膀位置和扭转数据，还可以实时调整并优化扭转控制参数，从而确保飞行的稳定性，保证飞行的安全。

抓取这项技能一直在仿生学习网络中扮演着重要角色。大自然常常为工业应用提供令人惊叹的创意与全新的解决方案。在Festo跨学科研究网络中已开发出多种仿生抓取应用，其中两项已经进一步发展为批量产品。

自适应抓手手指DHAS的设计基于鱼尾鳍令人惊叹的行为特性。如果按压鳍片的侧面，尾鳍会朝压力点弯曲，而不是远离压力点。开发人员通过两个利用中间桥板相互连接的柔性聚氨酯胶带，在技术上实现了鱼鳍效应FinRay Effect®。无论是平行还是居中排列：抓手手指坚固且柔性，可在抓取时轻松适应工件的外形，进行自动调节。这样可以轻柔且牢固地抓住具有不规则表面的易损物体。DHAS已经在食品工业中得到了应用，如水果及蔬菜分类。

另一个自适应抓手DHEF，它的工作原理和变色龙舌头一样。为了捕获猎物，变色龙可以让它的舌头像橡皮筋一样突然弹出。在它的舌头触到昆虫之前，舌头中央向后拉伸，而边缘继续向前移动。由此，变色龙的舌头可匹配各个猎物的外形和大小，并且可以牢固包裹。DHEF抓手的重要组成部分是一个仿照变色龙的舌头设计的、略微过压填充的硅胶帽盖，可根据物体外型灵活地进行翻转，由此包裹并抓取物体。通过使用比例阀进行相应控制，可实现对多个物体的抓取，例如盒子中的螺丝。

Festo于2006年建立了仿生学学习网络，与知名大学、研究部门和小型创新公司合作。借助仿生学习网络，Festo利用“仿生”方法解决自动化行业的问题。仿生学习网络与Festo教学培训部（Festo Didactic）的创新流程紧密相连，体现了我们对技术教育和培训的承诺。

除了精彩的仿生表演和互动，作为工业自动化领域的领先企业，Festo也将带来最新的工业自动化应用展示，包括气动领域的革新产品，世界上首个由APP控制的阀，Festo数字控制终端VTEM；Festo能源效率解决方案；以及全新的数字化产品及行业解决方案。