智东西（公众号：zhidxcom）
文 | 晓生
每到愚人节前夕，德国自动化公司Festo就会推出“新鲜出炉”的仿生机器人，确切的说是动物机器人——2011年是海鸥，2013年是蜻蜓和空气飘浮水母，2014年是袋鼠，2015年是蚂蚁和蝴蝶。这些动物机器人都出自Festo的“Bionic（仿生）学习网络”项目。该项目今年的主题是“加入该网络”，最新看到的便是合作办公的蚂蚁和喜欢集群的蝴蝶。
智东西（公众号：zhidxcom）总结了Festo近几年推出的动物机器人，包括海鸥机器人、蜻蜓机器人、袋鼠机器人、蚂蚁机器人、蝴蝶机器人。
海鸥机器人SmartBird
海鸥机器人SmartBird——“智能鸟”只有450克重，翼展1.96米，可以模拟鸟类飞行，同时仿真度高，远距离时能以假乱真。智能鸟通过无线电控制，也可自主飞行。智能鸟可自行启动、飞行和降落。它的翅膀不仅能够上下拍动，同时也可按特定角度扭转，“智能鸟”能够完成鸟类的大多数动作，甚至借助空气滑翔。
“智能鸟”体内装有两个轮子，通过旋转带动翅膀上下拍动，翅膀角度可通过扭力马达进行调节；躯干内包括充电电池、发动机、变速箱、曲柄轴和电子控制器。
蜻蜓机器人BionicOpter
蜻蜓机器人BionicOpter——“生物选择者”只有175克，翼展可达到0.63米，体长0.44米。对蜻蜓机器人“生物选择者”的操控可通过智能手机的应用程序的完成。与真实蜻蜓相似之处在于，它能够以任何方向飞行，执行复杂的飞行策略，并通过机翼的微调作飞行时稳定性的调整。设计方费斯托公司表示，该机器人空中飞行状态犹如在水中游动。
费斯托公司的海因里希-弗隆特泽克博士说：“其独特飞行功能是由于它的轻型结构和整合功能实现的，传感器、制动器、机械零件都紧凑装配在开放和闭合环路控制系统中，它安装在一个非常紧凑的空间中，并且能够彼此精确匹配。意味着这是能够模拟直升机、有翼飞行器和滑翔机的任何飞行状态的首个机械模型。”据官方称，“生物选择者”的翅膀采用四翼碳纤维折叠翅膀，每秒可拍打20次，每个翅膀能够旋转90度，便于控制冲角使其能够向前、向后和侧面飞行。“生物选择者”由9个伺服电动机操控，因此它能分别控制每个翅膀的振幅，频率和冲角。
袋鼠机器人BionicKangaroo
BionicKangaroo——“木讷鼠”总重为约7公斤，高约1米，跳跃高度和距离分别约0.4米和0.8米。之所以称BionicKangaroo为袋鼠机器人，并非因为其形态，而是BionicKangaroo对自然界袋鼠腿部运动原理的忠实再现。
BionicKangaroo耗时2年研发完成。据悉，为了还原袋鼠的运动，研发人员为BionicKangaroo用了复杂的传感器、连杆结构和用于充当“肌肉”的高压充气罐。为了实现连续跳跃，设计师为BionicKangaroo加入了能量填充系统，其能够从上一次的跳跃中收集能量从而为下一次的跳跃做好准备。
至于为何花这么大气力研发这只仿生袋鼠机器人，官方表示对于仿生领域的深入研究能够对诸如汽车或计算机等工业自动化系统的研发提供帮助。
蚂蚁机器人BionicANT
蚂蚁机器人BionicANT——“3D蚁”身长13.5厘米，重105克，大部分配件都是3D激光烧结机器人，电路裸露在它们的身体外面，电路也是3D打印的。BionicANT蚂蚁机器人像真正的蚂蚁一样，能够自主进行操作，并在同一时间一起完成大规模、复杂的任务。
仿生蚂蚁机器人BionicANT的头部有3D立体摄像头，底部有光学传感器可借助地面的红外线标记进行导航，触角是一个充电装置。仿生蚂蚁机器人的可移动部件如腿和下颚等由20个“三角压电陶瓷弯曲传感器”器组成。利用这些部件，仿生蚂蚁机器人能够快速高效的移动，并且可以进入很小的空间。
Festo官方表示，蚂蚁机器人BionicANT旨在展示在自然环境下的合作行为。
蝴蝶机器人eMotionButterflies
蝴蝶机器人eMotionButterflies——“蓝色飞舞”重32克，翼展长度是0.5米，每秒拍打1-2次翅膀，飞行速度达2.5m/s。每一只蝴蝶机器人都可以被单独操控，蝴蝶机器人可通过翅膀调整自己，按照预编程的路线飞行。不过，缺点是飞行3~4分钟就得充15分钟的电。
蝴蝶机器人“蓝色飞舞”的翅膀由覆盖了很薄的弹性电容膜的碳纤维骨架制成，两台电动机独立地驱动两个可独立控制的翅膀，在它的身上还包括IMU、加速计、陀螺仪、指南针以及两个90毫安的聚合物电池。
Festo官方表示，蝴蝶机器人eMotionButterflies旨在展示在自然环境下的集群效应。
仿生机器人的发展
在国际上，除了德国Festo，也有别的公司在研究仿生机器人，比如来自以色列航空工业公司的微型机器人实验室就有“机器人蝴蝶”。机器人蝴蝶属于接近纳米技术的微电子产品，长20厘米，重12克，内含发动机、传感器、通讯及转向系统，模拟蝴蝶煽动四片翅膀推动其前进。
Festo的仿生研究比我们看到的更早：自上世纪九十年代起Festo就展开了仿生技术的研究。Bionic学习网络由Festo与知名高校、研究机构和开发公司联合开发，于2006年面世。
有人可能会好奇，为什么Festo要做这些机器人，能靠这个赚钱？显然不是。德国Festo公司成立于1925年，中国业务始于1985年，是世界上著名的气动元件、组件和系统的生产厂商，总部位于德国埃斯林根，是一家独立的家族企业。官方消息称，2013年Festo集团销售额达到22.8亿欧元，员工遍布全球250个国家和地区。
至于为什么做仿生机器人，官方的回复是：“我们不需要有多大的商业应用，倒是希望做成买得起的玩具让大家消遣”。
