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从自然界中衍生出各种独特的运动形式

时间:2024-01-14   访问量:0

Walk and roll like a Moroccan backflip spider–Bionic Wheelbot is in a surprising way.地面Walk on the street. Festo, together with the team led by Professor Ingo Rechenberg, the discoverer of this spider, deeply studied this unique way of movement and realized it technically. Look at flying bats without magnifying glass: this BionicFlyingFox is a big guy with a wingspan of 2.28 meters. Through motion tracking system and machine learning, it can realize partial autonomous flight.

BionicWheelBot's biological prototype is Moroccan backflip spider (scientific name: Cebrennus rechenbergi), which lives in the Ergshebi desert on the edge of the Sahara desert. Ingo Rechenberg, a professor of bionics at Berlin Technical University, discovered this kind of spider in 2008. Moroccan backflip spiders walk like other spiders; However, this spider can still be found in地面在路上打滚。因此,它非常适应自己的生活环境:在公寓里地面事实上,它滚动的速度是走路的两倍。

自从发现这种蜘蛛后,雷亨伯格教授就致力于将这种蜘蛛的运动方式转化为技术应用。在大量研究的基础上,Rechenberg和他的团队制造了许多第一批BionicWheelBot原型。现在,他和费斯托一起,进一步发展了这种人造蜘蛛的运动。机构和驱动原理,作为仿生学习网络的一部分。

BionicWheelBot:从行走模式切换到翻滚模式。

像自然界中的蜘蛛一样,BionicWheelBot以三角形步态推进自己,用八条腿中的六条行走。在开始翻滚之前,BionicWheelBot弯曲并在每一侧收起三条腿,身体形态有一个圆形的轮子。走路的时候,叠起来的两条腿在这个时候是伸开的。地面将蜘蛛推进地板上的圆轮中,滚动过程中不断推进。这确保了BionicWheelBot不会停止滚动,即使在崎岖的地形上也能保持移动。

在翻滚模式下,BionicWheelBot全身翻滚,就像摩洛哥翻滚蜘蛛一样。因为它集成了惯性传感器,所以它可以随时感知自己的位置和再次推动的时间。所以它能滚得比走路还快,甚至能滚上一个最大五度的坡。

BionicFlyingFox——机器学习确保最佳飞行路径。

为了尽可能模拟自然界中狐蝠的飞行,仿生狐蝠的翅膀运动机构也分为主翼和副翼;所有关节都在同一平面上。翅膀上覆盖着一层弹性膜,可以延伸到足部。飞膜很薄,但也很坚韧。

运动跟踪系统用于自动飞行控制。

为了让BionicFlyingFox在有限的空间内实现半自主飞行,它与所谓的运动跟踪系统进行通信。该设备的两个红外摄像机连续记录飞行蝙蝠的位置。摄像机安装在云台上,可以旋转和摆动。地面上/更好/以前/一个姓氏监控仿生飞行箱的整个飞行过程。同时,运动跟踪系统规划飞行路径并发出所需的控制命令。起飞和降落需要人类操作员的帮助;自动飞行系统会在飞行过程中接管飞行。

最优飞行路径的机器学习

摄像机的图像被传输到中央主机,中央主机评估数据并与外部协调飞行,就像空中交通管制员一样。预先编程的飞行路径存储在计算机中,计算机指定BionicFlyingFox执行飞行动作时的路径。在自身电子元件和复杂飞行模式的帮助下,人工飞行蝙蝠计算出执行计划的运动序列所需的自身翅膀运动。飞行的蝙蝠从主计算机接收必要的控制算法,主计算机自动学习算法并不断改进算法。BionicFlyingFox可以优化飞行过程中的飞行动作,每次飞行时对指定飞行路线的遵从性更准确。

各种应用的创新飞行膜。

创新的飞行膜是由仿生团队专门为BionicFlyingFox开发的,由两层气密膜和一层弹性纤维织物组成。焊接总共有大约45,000个焊点。织物的蜂窝状结构防止了飞膜的细小裂纹变大。所以BionicFlyingFox的面料即使没有严重损坏也可以继续飞行。由于材料本身的弹性,飞行膜在折叠翅膀时不会起皱。因为气密膜不仅有弹性,而且不透气,重量轻,还可以用在飞机上,或者服装设计,农业领域。

仿生学习网络

10多年前,Festo推出了一个仿生学习网络,与公司内部的创新过程是紧密相连的。有学生,名牌大学,研究机构和发展公司Festo为项目、测试台和技术平台提供资金支持。目的是从仿生学中受益,作为新技术的灵感来源,并将仿生学的成就转化为工业自动化技术。

整体机电系统:基于自然模型的精致运动机构。

BionicWheelBot在翻滚模式下,推腿已经展开。

虽然翼展达到228 cm,总长达到87 cm,但BionicFlyingFox的重量只有580 g。

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