近年來(lái),仿生科技正在快速發(fā)展,尤其是在機(jī)器人行業(yè),從蜘蛛到鳥(niǎo)類,從章魚(yú)到蟑螂,各種生物為技術(shù)進(jìn)步提供了源源不斷的靈感,仿生科技也成為機(jī)器人技術(shù)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。
以下是11款創(chuàng)意仿生動(dòng)物無(wú)人機(jī),雖然其中有部分產(chǎn)品還處于試驗(yàn)階段,但這種探索將是未來(lái)各種行業(yè)應(yīng)用必須走出的一步。
1、我國(guó)仿生“信鴿”無(wú)人機(jī)
西北工業(yè)大學(xué)研制的這款仿生“信鴿”無(wú)人機(jī)重量?jī)H為200克,也就是4兩重。翼展50厘米,飛行速度40公里/小時(shí),可持續(xù)飛行30分鐘。
這種無(wú)人機(jī)內(nèi)置HD高清攝像頭,可拍攝清晰度極高的照片。除此以外,它還能進(jìn)行無(wú)線電定位并與衛(wèi)星通訊數(shù)據(jù)連接,及時(shí)將所拍情報(bào)傳送回指揮部。
據(jù)專家介紹,“信鴿”無(wú)人機(jī)可以根據(jù)情景上下?lián)]動(dòng)翅膀,再加上一些羽毛做掩飾,可以模仿出真正信鴿90%以上的動(dòng)作。
哪怕和真正的鴿群混在一起,也能做到不被鴿子發(fā)現(xiàn),更何況是站在地面上的人類了。
“信鴿”無(wú)人機(jī)還有著極好的減震功能,足以抵抗在飛行時(shí)遭遇其他鳥(niǎo)類或空氣亂流的干擾,具有很好的穩(wěn)定性。
據(jù)了解,目前我國(guó)研制的這款“信鴿”無(wú)人機(jī)已經(jīng)成功部署在全國(guó)5個(gè)省份之中,涉及面高達(dá)30多個(gè)地區(qū),說(shuō)不定剛剛就在你的頭頂飛過(guò),想想都驚掉下巴!
2、仿生果蠅無(wú)人機(jī)
代爾夫特理工大學(xué)的機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)成功打造出了一款模仿果蠅飛行機(jī)制的DelFly Nimble飛行機(jī)器人。
這種新的四翼?yè)湟頇C(jī)器人不僅成功地模仿了果蠅超靈活的飛行機(jī)制,而且單次充電最大飛行距離長(zhǎng)達(dá)一公里,速度可以達(dá)到7米/秒(25公里/小時(shí))。
它可以懸停在半空或執(zhí)行各種極端動(dòng)作,如俯沖和空中打滾。一次充電可支持飛行一公里,這使其具備了軍事應(yīng)用的潛力。
3、仿生蝙蝠無(wú)人機(jī)
機(jī)器人創(chuàng)作和機(jī)器人機(jī)制的設(shè)計(jì)靈感通常來(lái)自動(dòng)物行為。來(lái)自伊利諾伊大學(xué)香檳分校和加利福尼亞理工學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)模仿蝙蝠翅膀結(jié)構(gòu),成功構(gòu)建了一只完全獨(dú)立自主飛行的機(jī)器人——蝙蝠機(jī)器人(B2)。
蝙蝠在飛行中表現(xiàn)出卓越的敏捷性,這是因?yàn)樗鼈兡軌蚴褂锚?dú)立控制的關(guān)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)翼展、翼彎和攻角。B2僅重93克,其形狀像一只真正的蝙蝠,并具有與蝙蝠飛行形態(tài)特性最匹配的可拉伸硅基薄膜翅膀。該機(jī)器人能夠通過(guò)彎曲、展開(kāi)和扭轉(zhuǎn)其肩部、腕部、臀部、肘部和腿部來(lái)改變其翼形。
此項(xiàng)研究具有雙重意義。研究蝙蝠飛行能夠?yàn)轱w行機(jī)器人振翼提供寶貴的見(jiàn)解,同時(shí)這種蝙蝠仿生機(jī)器人設(shè)計(jì)可以提供更安全的人類/無(wú)人機(jī)環(huán)境,具有實(shí)際應(yīng)用意義。許多以前的項(xiàng)目主要模仿昆蟲(chóng)飛行。大多數(shù)昆蟲(chóng)的翅膀結(jié)構(gòu)都是單一的未聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)單元,不像蝙蝠那樣復(fù)雜。與其他飛行動(dòng)物相比,蝙蝠的飛行機(jī)制獨(dú)一無(wú)二。他們的飛行機(jī)制涉及多種不同類型的關(guān)節(jié)(比如球窩關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)),這些關(guān)節(jié)將骨骼和肌肉彼此互鎖在一起,形成具有超過(guò)40個(gè)自由度(DOF)的變質(zhì)肌肉骨骼系統(tǒng)。研究人員表示,蝙蝠飛行的這些方面為飛行機(jī)器人提供了獨(dú)特視角。
與當(dāng)前飛行機(jī)器人(比如四旋翼飛行器)相比,蝙蝠仿生飛行機(jī)器人擁有眾多優(yōu)點(diǎn)。其中最大優(yōu)點(diǎn)就是其柔軟的翅膀。受材料和設(shè)備(比如尖銳的轉(zhuǎn)子葉片或螺旋槳)以及高振幅噪聲限制,傳統(tǒng)的四旋翼飛行器和其他旋翼飛機(jī)被認(rèn)為對(duì)人類不安全。另一方面,具有蝙蝠柔韌翅膀的機(jī)器人主要由柔性材料組成,并且振翼頻率更低(7至10Hz,而四旋翼飛行器為100至300Hz)。這種機(jī)器人在穿越不同的環(huán)境時(shí),其操作和飛行更加安全,幾乎不會(huì)造成任何損壞。
蝙蝠飛行運(yùn)動(dòng)學(xué)中的主要自由度在B2的振翼、前肢中間運(yùn)動(dòng)、手指屈曲伸展、腕部(將手連到前肢的小骨頭)旋前旋后轉(zhuǎn)以及腿背側(cè)運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)中得到了充分體驗(yàn)。
圖1. 蝙蝠機(jī)器人的飛行機(jī)制及其自由度/©Ramezani等人
圖2. 蝙蝠機(jī)器人(B2)的電子部件/©Ramezani等人
圖3. 蝙蝠機(jī)器人的數(shù)據(jù)流程圖/©Ramezani等人
4、仿生水母無(wú)人機(jī)
這款名叫AquaJelly的仿生水母,其實(shí)是一個(gè)充滿氦氣的球體。它的8個(gè)觸手可以幫它在水里自由移動(dòng),更不可思議的是通過(guò)遙控,它還可以飛上天!活脫脫的水母無(wú)人機(jī)。
5、仿生企鵝無(wú)人機(jī)
這款仿生企鵝就更特別了!它內(nèi)置了自主判定系統(tǒng),可以根據(jù)水流方向,自行導(dǎo)航定位。
其次,它內(nèi)置的3D聲納系統(tǒng),可以依靠聲波,感知到其他企鵝的位置,防止與它們撞在一起,同時(shí),通過(guò)遙控操作,飛翔自如!
6、仿生鳥(niǎo)無(wú)人機(jī)
說(shuō)到“飛上天”,當(dāng)然少不了仿生鳥(niǎo)了!Festo的科學(xué)家們,在破解了鳥(niǎo)類飛行原理后,研制出了這款SmartBird仿生鳥(niǎo)。
Smartbird可以完美模擬鳥(niǎo)類的飛行狀態(tài),甚至令人難辨真?zhèn)?,它們像正常的鳥(niǎo)類一樣,依靠翅膀提供飛行動(dòng)力,它們的雙翼不僅可以上下拍動(dòng),還可以按照一定的角度進(jìn)行扭轉(zhuǎn)~
甚至連頭都可以全角度轉(zhuǎn)動(dòng)。
飛翔和降落時(shí),就像真的鳥(niǎo)一樣。
7、仿生蜻蜓無(wú)人機(jī)
仿生蜻蜓BionicOpter與真正的蜻蜓一樣,能夠向任意方向飛行。它的四翼使用碳纖維,做成可折疊翅膀,每秒可以拍打20次。
看到這么精密的機(jī)械結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)直有種在做工程學(xué)設(shè)計(jì)的感覺(jué),這款仿生蜻蜓不但可以實(shí)現(xiàn)減速和急轉(zhuǎn)彎,還能做到懸停和倒退,甚至能夠模擬直升機(jī)!
8、仿生蝴蝶無(wú)人機(jī)
第一眼看到eMotion仿生蝴蝶,簡(jiǎn)直是藝術(shù)品!Festo以大自然為靈感設(shè)計(jì)各種仿生動(dòng)物機(jī)器人并且非常逼真,每一個(gè)翅膀都能獨(dú)立操作。
通過(guò)能夠獨(dú)立控制的翼來(lái)調(diào)整自己,在一定空間范圍內(nèi),按照預(yù)編程的路線飛行。
翼展長(zhǎng)有50cm,翅膀每秒擺動(dòng)1-2次,速度可達(dá)2.5米/秒,重量卻僅為32g,美炸了!
在防生技術(shù)領(lǐng)域,除了上面提到的這些,還有讓人瞠目的
9、3D打印仿生螞蟻
3D打印仿生螞蟻機(jī)器人,完全是研發(fā)人員從動(dòng)物世紀(jì)獲得的靈感,這些人造仿生螞蟻的體長(zhǎng)為13.5cm長(zhǎng),重105克,約手掌大小。體型小但是螞蟻之間能夠相互溝通,并且協(xié)調(diào)它們的行動(dòng)動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)方向,所以一般是一個(gè)小團(tuán)體一起工作,能夠推或者拉比自己大的多的物體。為了能夠模擬真實(shí)螞蟻的行為,這些3D打印的螞蟻都被編程為一個(gè)共同的目標(biāo)做出各自的決定,比如將一個(gè)大型物體從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),而且方向都是一致的。
這些仿生螞蟻(BionicANT)基本上是由充滿了電子電路的3D打印甲殼組成的。它的塑料外殼是用激光燒結(jié)3D打印技術(shù)打印出來(lái)的,外面安裝了導(dǎo)電天線,機(jī)器人只需將其按到電源上就可以為自己的電池充電。它的腿和顎下的夾子都是用陶瓷致動(dòng)器制成的,以確保其快速、緊湊和精確的運(yùn)動(dòng)。
10、仿生蜘蛛機(jī)器人
BionicWheelBot的生物樣板為摩洛哥后翻蜘蛛,它是一種生活在撒哈拉邊緣比沙丘沙漠的蜘蛛,由柏林技術(shù)大學(xué)仿生學(xué)教授Ingo Rechenberg于2008年發(fā)現(xiàn)。
這種蜘蛛可以與其同類一樣行走,同時(shí)能在空中翻轉(zhuǎn)與地面翻滾的組合形式移動(dòng)。
開(kāi)始翻滾時(shí),BionicWheelBot將身體左右兩側(cè)的三條支腳轉(zhuǎn)變?yōu)椤败囕啞?。而兩條在行走模式下折收起來(lái)的支腳重新獲得釋放,并在地面上推動(dòng)變?yōu)榍蛐蔚闹┲腴_(kāi)始運(yùn)動(dòng),同時(shí)在翻滾過(guò)程中提供沖力。
11、仿生袋鼠
對(duì)機(jī)器人有一定了解的科技客都知道,想讓機(jī)器人“跳”起來(lái),難度是很大的。
而這只仿生袋鼠,卻能夠完成連續(xù)跳躍,甚至可以跳過(guò)40公分高的障礙物,因?yàn)樗赜械男盍δ?,能及時(shí)從上一次跳躍中收集能量,為下一次跳躍做準(zhǔn)備。
如果使用者戴上配套手環(huán),就可以直接用手勢(shì)控制袋鼠!
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