從自然界中發(fā)現(xiàn)雙翼的靈感

飛行是人類古老的夢想之一。一直以來，我們執(zhí)著于觀察動物世界中的構(gòu)造。在仿生學習網(wǎng)絡項目中，飛行同樣是一個高頻話題。多年以來，費斯托與高校、研究機構(gòu)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。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。在仿生學理念的引導下，AirPengiuns 于2009年問世。AirPenguins的飛行技術(shù)與企鵝的游泳技術(shù)十分接近，通過被動扭轉(zhuǎn)翅膀可產(chǎn)生正向與反向推動力

從水下延伸到天空

在此基礎(chǔ)上，我們已經(jīng)于2011年破解鳥類飛行的秘密，并推出SmartBird. 該仿生設計受銀鷗生物體構(gòu)造的啟發(fā)，可自主完成啟動、飛行與降落，無需外界驅(qū)動；其翅膀不僅可以上下拍打，還能向既定方向扭轉(zhuǎn)。該設計中有一個活動的關(guān)節(jié)扭轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，可通過一系列復雜原理實現(xiàn)的驅(qū)動。

BionicOpter蜻蜓的飛行技巧

如果觀察蜻蜓的世界，就會發(fā)現(xiàn)一種更復雜的飛行方式。蜻蜓的飛行技巧十分*：它們可延任意軌跡靈活飛行，可停留在空中，也可張開雙翼滑翔。蜻蜓的兩對翅膀活動時互不影響，使其可以突然停止或轉(zhuǎn)向，在短時間內(nèi)加速，甚至是向后飛行。通過BionicOpter, 費斯托生物團隊于2013年在一架超輕型飛行物中對這些極其復雜的生物特性予以轉(zhuǎn)化，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。通過調(diào)節(jié)四個機翼各自的震動頻率和轉(zhuǎn)動角度可控制飛行的方向和力度，遠程操控蜻蜓飛行器到達所在空間內(nèi)的幾乎各個角落。

eMotionButterflies：集體飛行

2015年，費斯托通過eMotionButterflies完善了飛行器的輕量化和微型化。每只仿生蝴蝶的重量僅為32克。為使飛行器盡可能貼近自然樣板，eMotionButterflies采用一種高度集成的機載電子設備。該設備可且獨立地控制各個機翼，實現(xiàn)快速移動?？臻g中安裝的十臺攝像機識別仿生蝴蝶上的紅外線標記，再由攝像機將位置信息傳送至中央控制主機，從外部協(xié)調(diào)仿生蜻蜓的飛行。

BionicFlyingFox：在飛行過程中，控制主機將人工仿生狐蝠與真實狐蝠的飛行軌跡進行對比，通過機器學習，不斷優(yōu)化仿生狐蝠的飛行效果。

BionicFlyingFox：半自主飛行

仿生學家們進一步開發(fā)該智能網(wǎng)絡，于2018年漢諾威工業(yè)博覽會上展出了可半自主飛行的BionicFlyingFox。半自主飛行通過機載電子設備與外部攝像機系統(tǒng)的組合實現(xiàn)，可使人工仿生蝙蝠以2.28米的翼展從空中飛過。人工仿生蝙蝠全身采用一種特殊研制的彈性氣密材料，由彈性針織面料和選擇性焊接的金屬箔制成。蜂窩狀的構(gòu)造使得BionicFlyingFox可以在輕微損壞的情況下繼續(xù)飛行。

 大自然中生物的飛行方式各有千秋——要將這些技術(shù)投入到科技研發(fā)中，需要面臨輕量化與功能整合兩大挑戰(zhàn)。而BionicFlyingFox將所有高載荷運動學中的關(guān)節(jié)點置于同一平面內(nèi)，以便整個機翼呈剪刀狀折疊。至此，費斯托成功解密了動物世界中的全部飛行方式。然而探索遠沒有結(jié)束。在大自然中，還有其他的現(xiàn)象，啟發(fā)著仿生研究團隊發(fā)現(xiàn)新的科技方案。