智東西3月28日消息，昨天，德國自動化技術(shù)商Festo（費(fèi)斯托）在德國斯圖加特上推出了三款來自Festo仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)（Bionic Learning Network）的仿生機(jī)器人——靈感分別源自于人的章魚觸手、象鼻、和人類手臂。其中OctopusGripper（章魚）項目是Festo與北京航空航天大學(xué)合作的成果，這也是Festo仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)首次與亞洲高校開展合作。

費(fèi)斯托成立于1925年，屬自動化技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先廠商，同時提供工業(yè)基礎(chǔ)和高級技術(shù)培訓(xùn)服務(wù)；不過在科技圈，更受業(yè)內(nèi)關(guān)注的還是它的各類酷炫仿生機(jī)器人（如海鷗、蜻蜓、袋鼠、螞蟻、蝴蝶等），智東西早期曾進(jìn)行過相關(guān)報道。

OctopusGripper-章魚觸手

章魚是一種迷人的海洋生物，沒有骨骼，幾乎完全以柔軟的肌肉組成，章魚能夠在水下自如地移動，其觸手非常靈活和自如，可敏捷地抓捕不同形狀、不同尺寸的各種生物如貝類、魚類、蟹類甚至鯊魚。

OctopusGripper由氣動的軟硅膠結(jié)構(gòu)構(gòu)成。接通壓縮空氣后，觸角將向內(nèi)彎曲，并可根據(jù)各自外形，輕柔地包裹抓取物體。如同其自然原型一樣，硅觸角的內(nèi)側(cè)安裝有兩排吸盤。位于抓手頂端的小型吸盤被動發(fā)揮作用，而在較大的吸盤上則可以應(yīng)用真空，以牢固地抓住物體。由此將吸附與纏繞兩種方式結(jié)合，實現(xiàn)對多種不同形狀、不同尺寸、不同擺放姿態(tài)物體的安全、無損、穩(wěn)定抓持。相比傳統(tǒng)剛性體機(jī)器人，仿生軟體觸手具備的柔性抓取特性使其可以更加高效、安全地與人類和自然界進(jìn)行交互。

該項目由Festo與北京航空航天大學(xué)文力副教授及其實驗室團(tuán)隊歷時一年半合作完成。對此次合作，文力副教授表示：“仿生軟體機(jī)器人是一項集材料、力學(xué)、生物學(xué)、自動化等多學(xué)科的交叉研究，也是目前國際學(xué)術(shù)界的前沿研究熱點(diǎn)。其未來應(yīng)用除了工業(yè)抓持，還可以應(yīng)用到家庭服務(wù)、醫(yī)療康復(fù)、智能穿戴等多個領(lǐng)域?！?/p>

BionicMotionRobot-象鼻+章魚觸須

BionicMotionRobot從象鼻和章魚觸須的運(yùn)動中獲得啟發(fā)，采用了柔性氣動波紋管結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的閥和控制技術(shù)，能毫不費(fèi)力地模仿這兩種原型的動作。氣動輕型機(jī)器人擁有十二個自由度，這種仿生手臂的負(fù)載能力為三公斤– 與本身重量相當(dāng)。敏感、柔和、強(qiáng)大。

波紋管由堅固的彈性體構(gòu)成。每個均由獨(dú)特的3D紡織面料包裹，與章魚觸須的肌纖維類似，得益于這一創(chuàng)新纖維技術(shù)，波紋管結(jié)構(gòu)能夠向所需運(yùn)動方向進(jìn)行伸展，同時在另一個方向上受限，首次能最大限度釋放可用力。

BionicMotionRobot的手臂由三個基礎(chǔ)節(jié)段構(gòu)成，每段均由四個氣動波紋管驅(qū)動。Festo Motion Terminal（Festo數(shù)字控制終端）負(fù)責(zé)十二個柔性波紋管結(jié)構(gòu)的復(fù)雜控制和調(diào)節(jié)任務(wù)。安裝在系統(tǒng)縱軸的光學(xué)外形傳感器識別整體運(yùn)動裝置的位置、形狀和互動。通過這種模塊化設(shè)計，機(jī)器人手臂可在三個不同的方向上同時彎曲，并流暢地對其生物學(xué)原型的自然運(yùn)動予以轉(zhuǎn)化。

柔性運(yùn)動裝置概念以2010年的仿生搬運(yùn)助手為基礎(chǔ)，后者以其安全可靠的人機(jī)合作特點(diǎn)榮獲德國未來獎。

BionicCobot-人類手臂

BionicCobot運(yùn)動方式以人類手臂為原型，整個結(jié)構(gòu)包括肩膀、上臂、肘、橈骨和尺骨以及爪手。該機(jī)器人有七個關(guān)節(jié)，每個關(guān)節(jié)都利用了二頭肌和三頭肌的自然工作機(jī)制 – 伸屈肌群高效率的相互作用。藉此，這個機(jī)器人可實現(xiàn)非常精細(xì)的動作，跟人的手臂功能無異。

BionicCobot可以進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，動作可充滿力量、敏捷，或敏感柔和、一觸即收；因此該系統(tǒng)即使與人發(fā)生碰撞也不會危及人身安全。這種特性的實現(xiàn)要?dú)w功于Festo Motion Terminal（數(shù)字控制終端），這是一種氣動自動化平臺，在小空間中整合了高精度機(jī)械元件、傳感器、復(fù)雜的控制和測量技術(shù)。

取決于待執(zhí)行的工作， BionicCobot 能配備多種不同的抓取系統(tǒng)。通過特別開發(fā)的圖形用戶界面可直觀地進(jìn)行操作：用戶可示教BionicCobot 需要執(zhí)行的動作，配置相應(yīng)的參數(shù)。設(shè)置的工序可用拖拽功能復(fù)制到工序排序界面中，可實現(xiàn)任意運(yùn)動順序。整個運(yùn)動順序在聯(lián)機(jī)設(shè)定時，機(jī)器人會同步完成動作。平板電腦和Festo Motion Terminal（數(shù)字控制終端）之間的接口是機(jī)器人操作系統(tǒng)（ ROS）平臺，可計算動態(tài)路徑規(guī)劃。

Festo仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)在世界上享有盛譽(yù)，通過與世界著名大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和開發(fā)型企業(yè)合作，在過去10余年研制出一系列聞名世界的仿生機(jī)器人，如智能飛鳥，仿生蝴蝶，仿生袋鼠等。有人可能會好奇，為什么Festo要做這些機(jī)器人，能靠這個賺錢？并不是。作為工業(yè)自動化技術(shù)領(lǐng)域的全球領(lǐng)先廠商，2016年Festo集團(tuán)銷售額約為27億歐元，在全球250個國家和地區(qū)有18,700名員工（在中國有約2,000名員工）。Festo仿生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)是借助仿生學(xué)讓自動化運(yùn)動過程更具效率和成效，為自動化世界提供源源不斷的靈感。