過膩了貓奴狗奴的生活，我想去機器人版的「動物世界」里看看

各種仿生學的機器人我們已經見了很多，比如之前介紹的仿生鮣魚、蜜蜂機器人，還有波士頓動力的機器狗，它們都是模仿一種動物的習性，然後獲得了與其類似的能力。不過要說對仿生機器人研究最全面、最執著的團隊，我想 Festo 一定是其中之一。

Festo 是一家德國的自動化公司，在過去的十幾年裡，他們陸續推出海鷗、企鵝、蝴蝶、螞蟻、水母、蜻蜓、袋鼠等多款仿生機器人，涵蓋了海洋生物、鳥類、昆蟲、哺乳動物等。最近，Festo 又推出兩種新型仿生機器人，一個是蝙蝠，另一個是蜘蛛。

製造這麼多的仿生機器人，他們是想創造一個機器人版的「動物世界」嗎？

可自主飛行的「蝙蝠機器人」BionicFlyingFox

這些各式各樣的機器人全都來自 Festo 的仿生學習網路，核心團隊由工程師、設計師和仿生學家組成。這次推出的蝙蝠機器人 BionicFlyingFox 原型是狐蝠，開發人員仔細研究了這種生物的特性，並以技術手段模擬了它獨特的飛行模式。通過集成電子板和外置運動追蹤系統的配合，人造狐蝠能夠在特定空間內實現半自主飛行。

狐蝠的一個典型特徵是它精細而富有彈性的翼膜，在飛行時，它能用手指控制翼膜的曲率，從而在空中靈活飛行。即使是在慢速飛行時，也能獲得最大的升力。就像自然界的狐蝠一樣，人造狐蝠的翼也由手肘兩個關節組成，上面綳了一層有彈性的翼膜，一直延伸到後肢。它的兩翼展開寬度為 228 厘米，體長為 87 厘米，整體僅重 580 克。這樣一來，人造狐蝠的所有關節也都處於同一平面，就可以單獨控制以及摺疊雙翼。

專門研製的翼膜通過約 45000 個點緊密地焊接在一起，所以具有足夠的彈性，即使在收起雙翼時，也幾乎沒有褶皺。蜂窩結構可以防止裂紋進一步擴大，即使翼膜出現輕微損傷，BionicFlyingFox 仍能繼續飛行。

運動追蹤系統的重要組成部分是兩台紅外相機，它們被安裝在一個雲台上，相機可以隨意轉動傾斜，以便追蹤 BionicFlyingFox 的整個飛行過程。藉助兩翼與兩條後肢的四個特殊紅外標記，相機能夠識別人造狐蝠的運動。

運動追蹤系統能夠持續檢測它的位置，同時規劃飛行軌跡，並提供必要的控制指令。人可以手動控制飛行物的起飛與降落。在飛行中，則由自動駕駛儀掌管飛行任務。

相機捕捉的圖像會傳送至中央主機，然後主機來評估數據，協調飛行。預編製的飛行路徑能夠提前確定 BionicFlyingFox 飛行時的軌跡。人造狐蝠從中央主機處獲得必要的控制演算法，機器學習會對演算法進行不斷的改進。通過這種方式，BionicFlyingFox  就可以優化飛行行為，更精準地沿著既定軌道飛行。

連滾帶爬的「蜘蛛機器人」BionicWheelBot

另一個新型的蜘蛛機器人 BionicWheelBot 更有意思，它的原型是摩洛哥後翻蜘蛛，為了適應沙漠環境的生活，它有一種獨特的行走方式，通過空中翻轉與地面翻滾的組合來移動。而這樣的驅動方式在仿生學中有重要意義。

摩洛哥後翻蜘蛛的移動方式完美地適應了生存環境。在水平地面上，翻滾移動的速度是普通行走的兩倍，在顛簸的地面上，則可對動作予以分解。在兩種地形相互交替的沙漠環境中，這種生物能夠安全快速地進行移動。

摩洛哥後翻蜘蛛的發現者是 Rechenberg 教授，BionicWheelBot 的運動和驅動機制正是由他和 Festo 的仿生學團隊共同開發。開始翻滾時，BionicWheelBot 會將身體左右兩側的三條腳變成「車輪」。兩條在行走模式下折收起來的腳這時會獲得釋放，並推動變為球形的蜘蛛前進，同時在翻滾過程中提供衝力。這樣能夠防止 BionicWheelBot 停下來，並確保其可在粗糙的地面上前進。

在翻滾模式下，人工蜘蛛和自然界的摩洛哥後翻蜘蛛一樣，可以比行走時更快地移動。這款機器人甚至能夠應對高達 5% 的坡度。

「動物世界」的真正目的是什麼？

Festo 的仿生機器人做得很真實，看著也挺好玩，但從其機械結構、系統中也可以看出，它們的研製可並不簡單。為什麼 Festo 要花如此大的力氣，做這些看起來很有意思卻沒什麼實際作用的仿生機器人呢，難道真的是為了「動物世界」？

正如上面所介紹的，Festo 本身是自動化領域的領先者，仿生學習網路的建立，正是為了從自然界中汲取仿生學的靈感，並應用到新技術中，為工廠自動化和工藝過程自動化提供新動力。當然，對於 Festo 來說，這些看起來很酷的機器人就像是個「活招牌」，可以向外界展示出 Festo 的方案解決能力，吸引更多人才和合作夥伴。

無論離實際應用還有多遠，各種仿生機器人的研究都在向我們展示一個未來可能的場景，那就是不管地球環境怎樣變化，自然界永遠是人類最好的老師。尊重生物多樣性、保護環境，是科技發展中不可忽視的價值堅持。

文章參考、圖片來源：Festo

編輯：Rubberso

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